淺談孔結(jié)構(gòu)對催化劑載體的影響
2020/12/30 15:41:55??????點擊：
催化劑載體是固體催化劑的重要組成部分，主要作用在于改變主催化劑的形態(tài)結(jié)構(gòu)，對主催化劑起分散和支撐作用，從而增加催化劑的有效表面積，并降低催化劑的成本。
對于催化劑載體而言，其孔結(jié)構(gòu)是一個關(guān)鍵因素。由于催化劑的表面積中絕大部分為內(nèi)表面積，活性中心也往往分布在內(nèi)表面上，反應(yīng)物分子在被吸附之前，必須通過催化劑的孔內(nèi)擴散才能到達催化劑內(nèi)表面的活性中心。這種擴散過程與催化劑的孔結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，不同孔結(jié)構(gòu)中的擴散表現(xiàn)出不動的擴散規(guī)律和表觀反應(yīng)動力學(xué)。
常見的表征孔結(jié)構(gòu)有孔隙率和平均孔徑，平均孔徑是從簡化模型計算而來，平均孔徑=2*比孔容/比表面積。然而基于對催化劑內(nèi)孔結(jié)構(gòu)的全面考慮，只有孔隙率和平均孔徑是遠遠不夠的，還要知道孔徑分布。由于分子的平均自由程和孔徑大小及其比值的不同，反應(yīng)物分子在催化劑孔內(nèi)擴散表現(xiàn)出不同的擴散規(guī)律。
一般而言，當(dāng)催化劑的孔徑大于10微米時，擴散的阻力來自于分子間的碰撞，可以忽略孔結(jié)構(gòu)的影響。當(dāng)催化劑的孔徑小于2納米時，氣體分子與催化劑孔壁的碰撞幾率遠大于分子間的碰撞幾率，擴散阻力非常大，分子間的碰撞可以忽略。當(dāng)催化劑的孔徑在2納米-10微米時，氣體分子與催化劑孔壁的碰撞和分子間的碰撞都不能忽略，表現(xiàn)在擴散通量和孔徑的關(guān)系呈現(xiàn)費線性。
對于催化劑載體而言，其孔結(jié)構(gòu)是一個關(guān)鍵因素。由于催化劑的表面積中絕大部分為內(nèi)表面積，活性中心也往往分布在內(nèi)表面上，反應(yīng)物分子在被吸附之前，必須通過催化劑的孔內(nèi)擴散才能到達催化劑內(nèi)表面的活性中心。這種擴散過程與催化劑的孔結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，不同孔結(jié)構(gòu)中的擴散表現(xiàn)出不動的擴散規(guī)律和表觀反應(yīng)動力學(xué)。
常見的表征孔結(jié)構(gòu)有孔隙率和平均孔徑，平均孔徑是從簡化模型計算而來，平均孔徑=2*比孔容/比表面積。然而基于對催化劑內(nèi)孔結(jié)構(gòu)的全面考慮，只有孔隙率和平均孔徑是遠遠不夠的，還要知道孔徑分布。由于分子的平均自由程和孔徑大小及其比值的不同，反應(yīng)物分子在催化劑孔內(nèi)擴散表現(xiàn)出不同的擴散規(guī)律。
一般而言，當(dāng)催化劑的孔徑大于10微米時，擴散的阻力來自于分子間的碰撞，可以忽略孔結(jié)構(gòu)的影響。當(dāng)催化劑的孔徑小于2納米時，氣體分子與催化劑孔壁的碰撞幾率遠大于分子間的碰撞幾率，擴散阻力非常大，分子間的碰撞可以忽略。當(dāng)催化劑的孔徑在2納米-10微米時，氣體分子與催化劑孔壁的碰撞和分子間的碰撞都不能忽略，表現(xiàn)在擴散通量和孔徑的關(guān)系呈現(xiàn)費線性。
我們提供的納米多孔碳載體的特點是孔徑分布非常窄，孔徑在10-1000納米可調(diào)，可以用來定制特定反應(yīng)的催化劑載體。該材料的孔結(jié)構(gòu)也十分有特色，內(nèi)部是三維貫通的納米孔道結(jié)構(gòu)，每個孔與周圍12個孔相連，呈現(xiàn)肚大口小的特點，可謂是肚大能容，催化劑負載后被限制在孔洞內(nèi)，不易團聚。另外，該材料經(jīng)過了表面改性，孔道內(nèi)壁修飾了大量的羥基，有利于催化劑均勻負載的同時，還提供了和金屬納米顆粒更強的鍵合作用，讓金屬納米顆粒無法移動。
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