活性炭催化分(fen)解過(guo)氧化氫(qing)

　　動力(li)(li)學(xue)研(yan)究(jiu)活性炭(tan)催(cui)化分解過氧(yang)化氫。實(shi)驗研(yan)究(jiu)了反(fan)(fan)應(ying)物(wu)濃(nong)度和(he)溫度的(de)影響(xiang)。動力(li)(li)學(xue)數據通過初(chu)始(shi)反(fan)(fan)應(ying)速率的(de)差(cha)異(yi)方(fang)法(fa)進行評估。過氧(yang)化氫由于分子的(de)高反(fan)(fan)應(ying)性和(he)反(fan)(fan)應(ying)中間體的(de)氧(yang)化能力(li)(li)(DCPH)催(cui)化分解研(yan)究(jiu)廣泛應(ying)用于均相(xiang)和(he)非(fei)均相(xiang)。在固體表面，不同的(de)氧(yang)化態(tai)和(he)/或形成絡合物(wu)可能發生在堿(jian)性或還原(yuan)性活性位點或與金屬離子有關(guan)的(de)位置(zhi)，如鐵、錳、銅、鈷和(he)釩。

　　過(guo)氧化氫實驗部(bu)分活性炭催(cui)化分解

　　實驗采用過氧化氫30%、活性炭碘值1000、亞甲藍21、35、表征(zheng)官能團。x10 -1m當量克-1，內酯2，44×10 -1 meq g -1，苯酚(fen)1,51×10 -1 meq g -1.基化合物1，24×10 -2meq g -1.總堿性基團1.12meqg-1。

　　方法

　　過氧(yang)化氫反(fan)應在溫度(du)控制的雙(shuang)壁玻璃池中進(jin)行。然(ran)后用差壓傳感器(qi)測量氣壓。為了計算時間函數產(chan)生的分子(zi)氧(yang)量，校正壓力數據，考慮氣體的水蒸氣壓力、氧(yang)溶解度(du)和亨(heng)利(li)常數作(zuo)為溫度(du)函數。

　　反應混合物始終保持在50歲mL。過氧(yang)化氫的反應始于加入(ru)與活性碳水混合物相同的過氧(yang)化氫溶液。

　　為了(le)獲(huo)得更多關于活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)質的(de)(de)(de)信息，研究了(le)其酸(suan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、堿性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)氧化(hua)(hua)(hua)還原(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)質的(de)(de)(de)溶液pH影響過(guo)(guo)氧化(hua)(hua)(hua)氫(qing)中(zhong)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)表面(mian)的(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)學修飾。 。反應混合(he)物(wu)和(he)過(guo)(guo)氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)(de)濃(nong)度為0.100mol L固(gu)定(ding)組合(he)物(wu)-1和(he)CAT等(deng)于2,00x10 -3克·毫升-1 在(zai)298K在(zai)2-10個溫度下發現pH初始反應速(su)率在(zai)單位(wei)溶液范圍內(nei)沒有顯著變化(hua)(hua)(hua)。該結果(guo)與Bohem滴(di)定(ding)法(fa)給(gei)出的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)中(zhong)官能團的(de)(de)(de)組成是一(yi)致的(de)(de)(de)，其中(zhong)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)酸(suan)基團與堿基團的(de)(de)(de)比例很低(di)。高錳酸(suan)鉀、過(guo)(guo)氧化(hua)(hua)(hua)氫(qing)等(deng)強氧化(hua)(hua)(hua)劑會極大地(di)改(gai)變影響過(guo)(guo)氧化(hua)(hua)(hua)氫(qing)的(de)(de)(de)表面(mian)（圖1），從而推斷活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)表面(mian)還原(yuan)基團作為過(guo)(guo)氧化(hua)(hua)(hua)氫(qing)的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)點。以下方法(fa)對活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)表面(mian)進行化(hua)(hua)(hua)學處(chu)理：HNO3濃(nong)度5mol L-1 6個小(xiao)時，用KMnO 4濃(nong)度0.08mol L-1在(zai)酸(suan)H 2 SO 4 濃(nong)度為0.5mol L-1 4小(xiao)時用H 2 ? 2 的(de)(de)(de)30r小(xiao)時。在(zai)每次處(chu)理結束(shu)時，將活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)放入索氏提取器一(yi)周，直到保證恒定(ding)pH值。*后，110活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)℃干燥至重量不再減(jian)輕，然(ran)后儲存在(zai)干燥器中(zhong)。

　　討論實驗結果

　　質量比活性炭體積的變化

　　在中，過氧(yang)化(hua)物(wu)(wu)的(de)初始(shi)(shi)濃(nong)度(du)被化(hua)時，過氧(yang)化(hua)物(wu)(wu)的(de)初始(shi)(shi)濃(nong)度(du)被認為(wei)是，(a)中1,60x10 -1 mol L-1和(he)( b)在298K的(de)溫度(du)下(xia)為(wei)7.92×10 -2 mol L -1。相(xiang)對于活(huo)性炭的(de)質(zhi)量-體積(ji)獲得反應順序(xu)是一個和(he)表觀速(su)率(lv)常數，? VEL，是約(yue)0.11毫升克(ke)-1小號(hao)(hao)-198 K(0.12毫升克(ke)-1 小號(hao)(hao)-1時[H 2 ? 2 ] 0 = 1,60x10 -1 mol-1和(he)0.10毫升克(ke)-1小號(hao)(hao)-1小時[H 2 ? 2 ] 0 = 7,92x10 -2molL -1)。

　　當活性炭(CAT)質(zhi)量-體積比:(1)1.0×10 -3克毫升- 1，(b)2.0×10 -3 g mL -1和(c)4.0×10 -3 g mL -1，溫度為298 K.

　　溫度的影響

　　中溫度的(de)作用(yong)取決于活性(xing)炭在(zai)過(guo)氧化氫初始濃度時的(de)質(zhi)量-體積比(bi)為200x10 -3克·毫升-1。

　　活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭實(shi)驗(yan)給出的(de)(de)(de)證據表(biao)(biao)明(ming)，過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)在(zai)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭表(biao)(biao)面分(fen)解(jie)過(guo)程中的(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)學反(fan)應(ying)(ying)也表(biao)(biao)明(ming)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)點對(dui)應(ying)(ying)于(yu)減少(shao)堿性(xing)(xing)(xing)官能團或，因為(wei)(wei)(wei)當活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭和(he)強氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)像高錳酸鉀(jia)和(he)過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)一(yi)樣(yang)處(chu)理(li)時(shi)，過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)分(fen)解(jie)率顯著下(xia)(xia)降（圖1）。通(tong)過(guo)研(yan)究(jiu)過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)初(chu)始(shi)速度，在(zai)初(chu)始(shi)濃度過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)和(he)初(chu)始(shi)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭的(de)(de)(de)數(shu)量和(he)溫度的(de)(de)(de)廣泛影(ying)響下(xia)(xia)獲(huo)得(de)的(de)(de)(de)大量實(shi)驗(yan)數(shu)據通(tong)過(guo)平均典型反(fan)應(ying)(ying)速率得(de)到反(fan)應(ying)(ying)，使每個試劑(ji)為(wei)(wei)(wei)1.0，用約27千焦(jiao)(jiao)mol的(de)(de)(de)活(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)能-1。雖然這些結果(guo)證明(ming)了過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)偽一(yi)階定律是正(zheng)確的(de)(de)(de)，但他們不知道所研(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)系統(tong)的(de)(de)(de)異質性(xing)(xing)(xing)。*后(hou)，實(shi)驗(yan)數(shu)據可以通(tong)過(guo)考慮系統(tong)性(xing)(xing)(xing)質的(de)(de)(de)動力學方(fang)程來證明(ming)，例如(ru)Langmuir-Hinshelwood方(fang)程令人滿意地(di)處(chu)理(li)。在(zai)這些條(tiao)件(jian)下(xia)(xia)，活(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)能力約為(wei)(wei)(wei)40千焦(jiao)(jiao)mol -1。這項工作表(biao)(biao)明(ming)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭分(fen)解(jie)過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)作為(wei)(wei)(wei)一(yi)種表(biao)(biao)示改性(xing)(xing)(xing)固(gu)體催化(hua)(hua)(hua)(hua)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)技術。