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对硝基苯酚，通常存在于废水中，是一种危险的污染物，来自染料，造纸和其他行业。因此，为了再利用水，必须将对硝基苯酚去除或减少到标准范围。还可以使用简单快速的催化还原技术轻松转化为对氨基苯酚，所以有必要更好地了解硝基芳烃化合物催化转化的动力学方面。我们通过均相沉积-沉淀方法，在氯金酸水溶液中滴加硼氢化钠，合成了活性炭负载金纳米催化剂。研究了活性炭催化剂对对硝基苯酚还原为对氨基苯酚的催化活性。通过一些技术表征了活性炭的物理化学性质。在高表面积活性炭载体上具有高百分比分散的金纳米颗粒在对硝基苯酚还原的活性和选择性方面的催化性能测试。
载金活性炭分析
图1示了活性炭载金纳米催化剂上的金离子的TEM图像。发现金离子的平均直径为6-8nm，而平均微晶尺寸为6-9nm。TEM图像进一步显示金离子均匀分布在活性炭支持物上。这可能表明金离子与活性炭支持者之间存在强烈相互作用的可能性。
图1：TEM图像和直方图比较4%金含量的活性炭催化剂。
活性炭的催化活性
对硝基苯酚还原反应的示意图如图2示。如下在石英比色皿中进行对硝基苯酚的催化还原：将新制备的硼氢化钠和对硝基苯酚溶液在10mL去离子水中混合，随后通过添加活性炭载金纳米催化剂。在每次测量之前通过微弱摇动混合溶液。使用UV-Vis吸收分光光度计以不同的时间间隔在250至550nm的范围内监测还原反应。在反应过程中观察到溶液从亮黄色到无色的颜色缓慢变化。反应完成后，通过离心回收活性炭并重复使用5次。
图2：对硝基苯酚与对氨基苯酚与活性炭载金纳米催化剂还原反应的示意图。
金离子在载金活性炭催化剂中的催化活性很大程度上取决于它们的组成，尺寸和形状。通常，较大的表面积与体积比往往表现出较高的催化活性。通过测量对硝基苯酚的逐渐消失，可以在视觉上和分光光度下观察反应，在水中在317nm处的最大吸收处给出明显的光谱分布。由于对硝基苯酚离子的形成，向该混合物溶液中添加硼氢化钠进一步产生亮黄色并且最大吸收变为400nm。重要的是要强调在没有活性炭载金纳米催化剂的情况下没有观察到对硝基苯酚转化为对氨基苯酚。这证实了在相同的实验条件下不加入活性炭催化剂就不可能进行还原反应。
为了量化活性炭载金催化剂的催化活性，可以使用转换频率作为度量。转换频率可以定义为使用每克活性炭每单位时间转化成产物(对氨基苯酚)的反应物分子(对硝基苯酚)的数量。活性炭载金催化剂是可回收的，每次运行后，通过离心分离催化剂。即使使用5次，催化剂的转化率最多降10%。这通过绘制百分比转换效率与循环次数来显示，如图3示。
图3：转换效率与循环次数的关系图。
通过合成了的活性炭载金催化剂。经过物理化学研究证实了具有均匀尺寸分布的稳定金离子的合成。这些金负载的活性炭在用过量的硼氢化钠还原对硝基苯酚至对氨基苯酚期间显示出催化活性的显着增强。发现活化能和转换频率值都很优异。
文章标签：椰壳活性炭,果壳活性炭,煤质活性炭,木质活性炭,蜂窝活性炭,净水活性炭.推荐资讯
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