活性炭-石墨烯鈀納米催化劑催化傳質(zhì)的模擬及實驗研究.pdf

1、活性炭具有發(fā)達的微觀孔道，它的比表面積可達到1000m2/g，作為催化劑載體可以有效分散活性顆粒。但正是由于活性炭的微觀孔道，導致反應物在接觸催化活性位點時，擴散阻力較大，對催化活性起消極作用。自2004年石墨烯的成功制備，其在催化領(lǐng)域的應用就受到大家重視。這是因為石墨烯和活性炭一樣都具有在高溫、強酸強堿條件下的穩(wěn)定性，同時石墨烯的比表面積高達2630m2/g且為單片層結(jié)構(gòu)。這些特點導致石墨烯作為催化劑載體在催化反應的過程中可以更好的分

2、散活性位點且反應過程不存在內(nèi)擴散影響。本文研究了本征反應速率、擴散速率、催化劑尺寸對活性炭/石墨烯基催化劑催化過程的影響，并用硼氫化鈉還原對硝基苯酚反應證明石墨烯基催化劑催化活性優(yōu)于活性炭基催化劑。
　　本文利用COMSOL Multiphysics軟件對催化反應過程進行模擬。對于活性炭基催化劑，通過改變本征反應速率、擴散速率、催化劑尺寸三個因素研究其在催化過程中沿半徑方向反應物濃度變化。對于快速反應，減小反應物擴散速率或增大催化

3、劑尺寸均不利于活性炭顆粒內(nèi)部活性位點的利用。對于石墨烯基催化劑，通過改變本征反應速率因素研究在催化傳質(zhì)過程中石墨烯表面反應物濃度的變化。對于快速反應，石墨烯表面幾乎沒有反應物積累，而對于慢速反應，石墨烯表面反應物濃度與環(huán)境流體相同。同時，本文對活性炭/石墨烯基催化劑催化硼氫化鈉還原對硝基苯酚進行模擬，得到石墨烯基催化劑催化效率優(yōu)于活性炭基催化劑。
　　本文采用在活性炭/石墨烯載體上負載鈀納米顆粒催化劑催化硼氫化鈉還原對硝基苯酚實驗