活(huo)性炭催化分(fen)解過氧(yang)化氫

　　動(dong)力(li)學研(yan)究(jiu)(jiu)活性(xing)(xing)炭催化(hua)分解過氧化(hua)氫(qing)。實驗研(yan)究(jiu)(jiu)了反(fan)應物(wu)(wu)濃(nong)度和溫度的(de)(de)影響。動(dong)力(li)學數據(ju)通過初始反(fan)應速(su)率的(de)(de)差異方法進行(xing)評估。過氧化(hua)氫(qing)由于分子(zi)的(de)(de)高反(fan)應性(xing)(xing)和反(fan)應中間體的(de)(de)氧化(hua)能力(li)(DCPH)催化(hua)分解研(yan)究(jiu)(jiu)廣泛應用于均相和非均相。在(zai)固體表(biao)面，不同(tong)的(de)(de)氧化(hua)態和/或(huo)形成絡合物(wu)(wu)可能發生在(zai)堿性(xing)(xing)或(huo)還原性(xing)(xing)活性(xing)(xing)位點或(huo)與(yu)金屬(shu)離子(zi)有關的(de)(de)位置(zhi)，如鐵(tie)、錳(meng)、銅、鈷和釩。

　　過氧化(hua)氫實驗部分(fen)活性炭催(cui)化(hua)分(fen)解

　　實(shi)驗(yan)采用過氧化氫30%、活(huo)性(xing)炭碘值1000、亞甲藍21、35、表(biao)征(zheng)官能團。x10 -1m當量克-1，內酯2，44×10 -1 meq g -1，苯酚1,51×10 -1 meq g -1.基化合(he)物1，24×10 -2meq g -1.總堿性(xing)基團1.12meqg-1。

　　方法

　　過氧(yang)(yang)化氫(qing)反應在(zai)溫(wen)度控制的(de)(de)雙壁玻璃池中進(jin)行。然后用差(cha)壓(ya)(ya)傳感(gan)器(qi)測量氣壓(ya)(ya)。為了計(ji)算時間函數(shu)(shu)產生的(de)(de)分子氧(yang)(yang)量，校正壓(ya)(ya)力(li)數(shu)(shu)據，考慮氣體的(de)(de)水蒸氣壓(ya)(ya)力(li)、氧(yang)(yang)溶解度和亨利常數(shu)(shu)作(zuo)為溫(wen)度函數(shu)(shu)。

　　反應(ying)混(hun)合(he)物始終保持在(zai)50歲mL。過(guo)氧(yang)化氫(qing)的反應(ying)始于加(jia)入與活(huo)性碳水混(hun)合(he)物相同的過(guo)氧(yang)化氫(qing)溶液。

　　為了(le)獲得更(geng)多關于活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)化(hua)學(xue)(xue)性(xing)(xing)(xing)質的(de)信息(xi)，研究(jiu)了(le)其酸性(xing)(xing)(xing)、堿性(xing)(xing)(xing)和氧化(hua)還原性(xing)(xing)(xing)質的(de)溶液pH影響過(guo)(guo)(guo)氧化(hua)氫中(zhong)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)表(biao)面的(de)化(hua)學(xue)(xue)修飾(shi)。 。反(fan)應混合物(wu)和過(guo)(guo)(guo)氧化(hua)物(wu)的(de)濃(nong)度(du)為0.100mol L固定(ding)(ding)(ding)組合物(wu)-1和CAT等(deng)(deng)于2,00x10 -3克(ke)·毫升-1 在298K在2-10個(ge)溫(wen)度(du)下發現(xian)pH初始(shi)反(fan)應速率在單位溶液范圍內(nei)沒有顯著變(bian)化(hua)。該結果與(yu)Bohem滴定(ding)(ding)(ding)法給出(chu)的(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)中(zhong)官能團(tuan)(tuan)的(de)組成(cheng)是一致的(de)，其中(zhong)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)酸基團(tuan)(tuan)與(yu)堿基團(tuan)(tuan)的(de)比例很低(di)。高錳酸鉀、過(guo)(guo)(guo)氧化(hua)氫等(deng)(deng)強氧化(hua)劑(ji)會極大(da)地改變(bian)影響過(guo)(guo)(guo)氧化(hua)氫的(de)表(biao)面（圖1），從(cong)而推斷活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)表(biao)面還原基團(tuan)(tuan)作為過(guo)(guo)(guo)氧化(hua)氫的(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)點。以下方法對活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)表(biao)面進行化(hua)學(xue)(xue)處理：HNO3濃(nong)度(du)5mol L-1 6個(ge)小(xiao)(xiao)時(shi)，用(yong)KMnO 4濃(nong)度(du)0.08mol L-1在酸H 2 SO 4 濃(nong)度(du)為0.5mol L-1 4小(xiao)(xiao)時(shi)用(yong)H 2 ? 2 的(de)30r小(xiao)(xiao)時(shi)。在每次處理結束時(shi)，將(jiang)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)放(fang)入(ru)索氏提(ti)取器(qi)一周，直(zhi)到保證恒定(ding)(ding)(ding)pH值。*后，110活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)℃干燥至重量不(bu)再減輕，然后儲存在干燥器(qi)中(zhong)。

　　討論實驗結果

　　質量比活性炭體積的變化

　　在中，過氧(yang)化物的初(chu)始(shi)濃度被(bei)化時，過氧(yang)化物的初(chu)始(shi)濃度被(bei)認為是(shi)，(a)中1,60x10 -1 mol L-1和(he)( b)在298K的溫(wen)度下為7.92×10 -2 mol L -1。相對于活性炭的質量-體積獲(huo)得(de)反(fan)應(ying)順序是(shi)一(yi)個和(he)表觀速率常數(shu)，? VEL，是(shi)約(yue)0.11毫升(sheng)克-1小(xiao)號-198 K(0.12毫升(sheng)克-1 小(xiao)號-1時[H 2 ? 2 ] 0 = 1,60x10 -1 mol-1和(he)0.10毫升(sheng)克-1小(xiao)號-1小(xiao)時[H 2 ? 2 ] 0 = 7,92x10 -2molL -1)。

　　當活(huo)性(xing)炭(CAT)質量-體積(ji)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(wen)度為298 K.

　　溫度的影響

　　中溫度的作用(yong)取決(jue)于活(huo)性炭在過氧化(hua)氫初始(shi)濃(nong)度時的質量-體積比(bi)為(wei)200x10 -3克·毫升-1。

　　活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭實(shi)驗(yan)給出的(de)(de)證(zheng)據(ju)表(biao)明(ming)，過(guo)(guo)(guo)氧(yang)化(hua)氫在活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭表(biao)面分解過(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)的(de)(de)化(hua)學(xue)反應(ying)(ying)也表(biao)明(ming)，活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)點對應(ying)(ying)于減(jian)少(shao)堿性(xing)(xing)官能(neng)團(tuan)或，因為(wei)當活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭和(he)強氧(yang)化(hua)劑(ji)像高錳(meng)酸鉀和(he)過(guo)(guo)(guo)氧(yang)化(hua)氫一(yi)樣(yang)處理時，過(guo)(guo)(guo)氧(yang)化(hua)氫的(de)(de)分解率顯著(zhu)下(xia)降（圖1）。通過(guo)(guo)(guo)研(yan)究過(guo)(guo)(guo)氧(yang)化(hua)氫的(de)(de)初(chu)始速(su)度(du)，在初(chu)始濃度(du)過(guo)(guo)(guo)氧(yang)化(hua)物和(he)初(chu)始活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭的(de)(de)數(shu)量(liang)和(he)溫度(du)的(de)(de)廣泛影響下(xia)獲得(de)的(de)(de)大量(liang)實(shi)驗(yan)數(shu)據(ju)通過(guo)(guo)(guo)平(ping)均典型反應(ying)(ying)速(su)率得(de)到反應(ying)(ying)，使(shi)每個試(shi)劑(ji)為(wei)1.0，用約27千(qian)焦(jiao)mol的(de)(de)活(huo)(huo)(huo)化(hua)能(neng)-1。雖然(ran)這(zhe)些(xie)結(jie)果(guo)證(zheng)明(ming)了過(guo)(guo)(guo)氧(yang)化(hua)氫的(de)(de)偽一(yi)階定律是正確的(de)(de)，但他們不(bu)知道所研(yan)究的(de)(de)系統的(de)(de)異質性(xing)(xing)。*后，實(shi)驗(yan)數(shu)據(ju)可以通過(guo)(guo)(guo)考慮系統性(xing)(xing)質的(de)(de)動力學(xue)方程(cheng)(cheng)來證(zheng)明(ming)，例如Langmuir-Hinshelwood方程(cheng)(cheng)令人滿意地處理。在這(zhe)些(xie)條件下(xia)，活(huo)(huo)(huo)化(hua)能(neng)力約為(wei)40千(qian)焦(jiao)mol -1。這(zhe)項工作(zuo)表(biao)明(ming)，活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭分解過(guo)(guo)(guo)氧(yang)化(hua)氫作(zuo)為(wei)一(yi)種表(biao)示改性(xing)(xing)固(gu)體催化(hua)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)的(de)(de)技術。