活性炭(tan)催化分解過氧化氫

　　動(dong)力(li)學研(yan)究(jiu)活性炭催化分(fen)解(jie)過(guo)氧化氫。實驗研(yan)究(jiu)了(le)反應(ying)(ying)物濃(nong)度和(he)(he)溫度的(de)(de)影響。動(dong)力(li)學數據通過(guo)初始反應(ying)(ying)速率的(de)(de)差異(yi)方法進(jin)行評估。過(guo)氧化氫由于(yu)(yu)分(fen)子的(de)(de)高反應(ying)(ying)性和(he)(he)反應(ying)(ying)中間體的(de)(de)氧化能力(li)(DCPH)催化分(fen)解(jie)研(yan)究(jiu)廣(guang)泛應(ying)(ying)用(yong)于(yu)(yu)均相(xiang)和(he)(he)非(fei)均相(xiang)。在固體表面，不同的(de)(de)氧化態和(he)(he)/或(huo)(huo)形成絡合物可能發生在堿性或(huo)(huo)還原性活性位點或(huo)(huo)與金(jin)屬離子有(you)關的(de)(de)位置，如鐵、錳、銅、鈷和(he)(he)釩。

　　過氧化氫(qing)實(shi)驗部分活性炭(tan)催化分解

　　實驗(yan)采用過氧化氫30%、活性炭碘(dian)值1000、亞甲藍21、35、表征(zheng)官能團。x10 -1m當量(liang)克-1，內酯2，44×10 -1 meq g -1，苯(ben)酚1,51×10 -1 meq g -1.基(ji)化合物1，24×10 -2meq g -1.總堿性基(ji)團1.12meqg-1。

　　方法

　　過(guo)氧(yang)化氫反應在溫度(du)控制的雙壁(bi)玻(bo)璃(li)池中進行。然(ran)后用差壓(ya)傳感器(qi)測量氣壓(ya)。為(wei)了(le)計算(suan)時間(jian)函數(shu)產(chan)生的分子氧(yang)量，校正壓(ya)力(li)(li)數(shu)據，考慮氣體的水蒸(zheng)氣壓(ya)力(li)(li)、氧(yang)溶解度(du)和亨利(li)常(chang)數(shu)作為(wei)溫度(du)函數(shu)。

　　反應混合(he)物始終保(bao)持在50歲mL。過氧(yang)化(hua)(hua)氫(qing)的反應始于加入與活(huo)性碳水混合(he)物相同的過氧(yang)化(hua)(hua)氫(qing)溶液。

　　為了獲得更多關于(yu)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)性(xing)(xing)質的(de)(de)(de)(de)信息，研究了其(qi)酸性(xing)(xing)、堿性(xing)(xing)和氧化(hua)(hua)(hua)還原性(xing)(xing)質的(de)(de)(de)(de)溶液(ye)pH影響過(guo)(guo)氧化(hua)(hua)(hua)氫(qing)中活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)表(biao)(biao)面的(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)修飾。 。反(fan)應混合(he)物和過(guo)(guo)氧化(hua)(hua)(hua)物的(de)(de)(de)(de)濃(nong)度為0.100mol L固定(ding)組合(he)物-1和CAT等于(yu)2,00x10 -3克(ke)·毫升(sheng)-1 在(zai)298K在(zai)2-10個(ge)溫(wen)度下(xia)發現pH初始反(fan)應速(su)率(lv)在(zai)單位(wei)溶液(ye)范圍內(nei)沒有顯著變化(hua)(hua)(hua)。該(gai)結果與(yu)Bohem滴定(ding)法(fa)給出的(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)中官能團的(de)(de)(de)(de)組成(cheng)是一(yi)致的(de)(de)(de)(de)，其(qi)中活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)酸基(ji)團與(yu)堿基(ji)團的(de)(de)(de)(de)比例很低。高錳酸鉀、過(guo)(guo)氧化(hua)(hua)(hua)氫(qing)等強氧化(hua)(hua)(hua)劑會極大地改變影響過(guo)(guo)氧化(hua)(hua)(hua)氫(qing)的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面（圖1），從而推斷(duan)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)表(biao)(biao)面還原基(ji)團作(zuo)為過(guo)(guo)氧化(hua)(hua)(hua)氫(qing)的(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)點。以(yi)下(xia)方法(fa)對(dui)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)表(biao)(biao)面進行化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)處理：HNO3濃(nong)度5mol L-1 6個(ge)小時，用(yong)KMnO 4濃(nong)度0.08mol L-1在(zai)酸H 2 SO 4 濃(nong)度為0.5mol L-1 4小時用(yong)H 2 ? 2 的(de)(de)(de)(de)30r小時。在(zai)每次處理結束時，將活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)放入索氏提(ti)取器一(yi)周，直(zhi)到保證恒定(ding)pH值。*后，110活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)℃干(gan)燥(zao)至重量不再減輕(qing)，然(ran)后儲存在(zai)干(gan)燥(zao)器中。

　　討論實驗結果

　　質量比活性炭體積的變化

　　在中，過(guo)氧化(hua)物(wu)的初始濃(nong)度(du)被(bei)化(hua)時(shi)，過(guo)氧化(hua)物(wu)的初始濃(nong)度(du)被(bei)認為是(shi)，(a)中1,60x10 -1 mol L-1和(he)( b)在298K的溫度(du)下為7.92×10 -2 mol L -1。相對于活(huo)性炭的質量-體積獲得反應順序是(shi)一個和(he)表觀(guan)速率常數，? VEL，是(shi)約0.11毫升(sheng)克-1小(xiao)(xiao)號(hao)-198 K(0.12毫升(sheng)克-1 小(xiao)(xiao)號(hao)-1時(shi)[H 2 ? 2 ] 0 = 1,60x10 -1 mol-1和(he)0.10毫升(sheng)克-1小(xiao)(xiao)號(hao)-1小(xiao)(xiao)時(shi)[H 2 ? 2 ] 0 = 7,92x10 -2molL -1)。

　　當活性(xing)炭(CAT)質量-體(ti)積比:(1)1.0×10 -3克(ke)毫升- 1，(b)2.0×10 -3 g mL -1和(he)(c)4.0×10 -3 g mL -1，溫度為298 K.

　　溫度的影響

　　中(zhong)溫度(du)的(de)(de)作用取(qu)決(jue)于活性炭在(zai)過氧化(hua)氫初始濃度(du)時的(de)(de)質(zhi)量-體(ti)積比為200x10 -3克·毫升-1。

　　活性(xing)(xing)炭(tan)實驗(yan)給出的(de)(de)證(zheng)據表(biao)明，過(guo)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)氫(qing)(qing)在(zai)活性(xing)(xing)炭(tan)表(biao)面分(fen)解(jie)過(guo)程(cheng)中的(de)(de)化(hua)學反應(ying)(ying)也表(biao)明，活性(xing)(xing)點對應(ying)(ying)于減(jian)少(shao)堿性(xing)(xing)官能(neng)團或，因為(wei)(wei)當(dang)活性(xing)(xing)炭(tan)和(he)強氧(yang)(yang)(yang)化(hua)劑(ji)(ji)像高錳酸鉀和(he)過(guo)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)氫(qing)(qing)一樣處理時(shi)，過(guo)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)氫(qing)(qing)的(de)(de)分(fen)解(jie)率(lv)顯著下(xia)降（圖1）。通(tong)過(guo)研究(jiu)過(guo)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)氫(qing)(qing)的(de)(de)初始速(su)度，在(zai)初始濃度過(guo)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)物和(he)初始活性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)數(shu)量和(he)溫度的(de)(de)廣泛(fan)影(ying)響下(xia)獲得的(de)(de)大量實驗(yan)數(shu)據通(tong)過(guo)平均典型(xing)反應(ying)(ying)速(su)率(lv)得到反應(ying)(ying)，使每個(ge)試劑(ji)(ji)為(wei)(wei)1.0，用約27千焦mol的(de)(de)活化(hua)能(neng)-1。雖然這些結果證(zheng)明了過(guo)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)氫(qing)(qing)的(de)(de)偽一階(jie)定律是正確的(de)(de)，但他們(men)不(bu)知道(dao)所研究(jiu)的(de)(de)系統的(de)(de)異質性(xing)(xing)。*后，實驗(yan)數(shu)據可(ke)以通(tong)過(guo)考慮系統性(xing)(xing)質的(de)(de)動力學方程(cheng)來證(zheng)明，例如Langmuir-Hinshelwood方程(cheng)令人(ren)滿意地處理。在(zai)這些條件下(xia)，活化(hua)能(neng)力約為(wei)(wei)40千焦mol -1。這項工作表(biao)明，活性(xing)(xing)炭(tan)分(fen)解(jie)過(guo)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)氫(qing)(qing)作為(wei)(wei)一種表(biao)示改(gai)性(xing)(xing)固體催化(hua)活性(xing)(xing)的(de)(de)技(ji)術(shu)。