摘要:環(huán)保催化劑從廣義上講是能夠改善環(huán)境污染的所有催化劑,近年來(lái)隨著我國(guó)“碳達(dá)峰”和“碳中和”等環(huán)保減排政策的持續(xù)推進(jìn),加大了對(duì)環(huán)保催化劑的使用,對(duì)環(huán)保催化劑的研究和應(yīng)用越來(lái)越深入。處理不同反應(yīng)物的環(huán)保催化劑有相應(yīng)的性能要求,其中比表面積和孔徑是表征環(huán)保催化劑性質(zhì)的重要指標(biāo)之一,采用氣體吸附技術(shù)精準(zhǔn)表征環(huán)保催化劑的比表面積、孔隙體積和孔徑分布等物性參數(shù)對(duì)其性能的研究和優(yōu)化方面具有重要的意義。
催化劑表面積是表征催化劑性質(zhì)的重要指標(biāo)之一。催化劑表面積可分為外表面積和內(nèi)表面積,由于環(huán)保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,一般環(huán)保催化劑的比表面積越大,表面上活化中心點(diǎn)多,催化劑對(duì)反應(yīng)物吸附能力強(qiáng),這些都對(duì)催化活性有利。
活性炭吸附機(jī)理示意圖
此外,孔結(jié)構(gòu)的類型對(duì)催化劑的活性、選擇性及強(qiáng)度等有很大影響。反應(yīng)物分子在被吸附之前,必須通過(guò)催化劑的孔內(nèi)擴(kuò)散才能到達(dá)催化劑內(nèi)表面的活性中心,這種擴(kuò)散過(guò)程與催化劑的孔結(jié)構(gòu)密切相關(guān),不同孔結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出不同的擴(kuò)散規(guī)律和表觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué),例如分子篩催化劑的極強(qiáng)的選擇性,就是由于它的孔徑尺寸只能允許某種分子進(jìn)入孔內(nèi),到達(dá)催化劑表面而被催化。綜上所述,對(duì)環(huán)保催化劑的比表面積、孔徑分布等性能參數(shù)進(jìn)行表征是非常有必要的。目前,氣體吸附技術(shù)是材料物理性能表征的重要方法之一,基于吸附分析能夠?qū)Νh(huán)保催化劑的比表面積、孔容及孔徑分布等參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)的表征,從而可以進(jìn)一步分析材料的催化活性、選擇性、反應(yīng)物質(zhì)的擴(kuò)散速率和反應(yīng)效率等,為更優(yōu)性能的環(huán)保催化劑材料提供精準(zhǔn)的表征。