文献综述
1.1磁性催化剂的研究现状
磁性催化剂是具有磁响应的催化剂,在磁性核心在不覆盖或者覆盖载体然后在其核心或者载体上负载着活性组分。磁核主要是铁的氧化物,这一类催化剂可以加快化学反应的速率,提高化学反应的收率,从而将化学反应的过程简单化。磁性催化剂,主要应用于固体酸催化剂,固体碱催化剂,光催化和生物催化。磁性催化剂的磁响应性是纳米微球对外加磁场的响应。利用纳米微球在外加磁场的作用下磁性纳米,微粒微球可以方便的进行分离和磁导向。当然,磁性催化剂除了具有一定的催化作用以外,磁体的引入并不影响催化剂的催化特性和稳定性能。磁性催化剂的最明显的优点是容易分离,当然磁性催化剂的缺点也很明显那就是制备过程繁琐,当然现在已经可以购买到成品的磁性催化剂,不需要实验室里制备了。目前磁性催化剂的优异性能越来越受到人们的青睐,应用的领悟也越来越广泛。常铮等人就采用不同的方法制备出了ZrO2的磁性纳米催化剂,张海永等也将磁性Fe3O4和镁铝的水滑石固体进行了组装,合成出磁性镁铝水滑石固体碱【1】。ShanGB等采用了亲水性磁性流体把假单胞菌固定于磁性聚乙烯醇微球【1】。Yuan等制备出了花瓣形状的磁性催化剂Au/Fe3O4【3】,Shchukin D G等制备出来了两类核壳型光催化剂。现在磁性催化剂大多用于固体碱催化、固体酸催化、相转移催化、光催化和生物催化等【4】。
1.2磁性催化剂的种类
磁性催化剂的种类也同样是很多的比如说:纳米磁性固体酸催化剂,在酸催化中我们通常用浓硫酸,磷酸这些无机酸,但是这一类的缺点也是十分明显的那就是反应时间长,副反应多,容易腐蚀设备,当然环境污染也比较大、接着还有固体碱催化剂、纳米磁性贵金属催化剂、纳米磁性光催化剂、磁性相转移催化剂、磁性生物催化剂,这几类磁性催化剂的分类标准通常是根据各个催化剂的性质包括化学性质和物理性质再结合实际的需求来进行分类的。
当然磁性催化剂也同样可以磁固定化酶,酶在生物催化中有着很重要的作用,但是其缺点也很明显,那就是回收率很低产率低,但是可以通过物理吸附等方法来改善其缺点。这些都是根据磁源来进行分类的。
1.3磁性催化剂的制备方法
现在有了很多方法来制备磁性催化剂,比如说磁性复合催化剂的制备,首先选定试剂钛酸四丁酯、无水乙醇、四氧化三铁、盐酸、去离子水然后进行复合材料的制备,接着对催化剂讲解效率进行评价,最后对催化剂进行回收【5】。 磁性光催化剂,1997年Atsuya T等就提出来超顺磁性光催化剂的这个概念对磁核的性能的要求也是越来越高,在超顺外加磁场的作用下磁性催化剂产生了磁响应而聚集,在撤销外加磁场时,磁性催化剂在搅拌的作用下又可以重新分散,光溶解产生在热处理的过程当中,其中活性组分TiO2和磁核在热处理过程中发生交链反应,从而扩散到TiO2中的铁离子和磁核自身中溶解,极容易导致光催化过程的电子和空穴复合,从而一定程度上降低了催化活性。在这个基础上,提出了惰性过渡层的概念,就是在活性组分和磁核之间加入惰性过渡层,将催化剂外壳和磁核之间进行隔离,为了防止在焙烧过程中磁核中的铁离子从磁核扩散到TiO2的外层,当然了惰性过渡层的材料通常是二氧化硅,三氧化二铝和碳等材料【6】。杂多酸/四氧化三铁磁性催化剂的制备方法,首先是先制备四氧化三铁,采用的是沉淀法来制备四氧化三铁,经过水浴反应,磁力沉降,将所得到的黑色沉淀分别用蒸馏水和无水乙醇洗涤,然后减压抽滤,真空干燥,最后自然冷却然后得到四氧化三铁样品,第二步是负载型催化剂的制备,将四氧化三铁的样品分散于蒸馏水中,加入硝酸和无水乙醇,水浴反应,真空干燥就可以得到负型磁性催化剂【7】。 磁功能性TiO2光催化剂的制备,采用胶凝法制备磁功能性TiO2光催化剂的核壳结构颗粒,首先用钛酸丁酯为TiO2光催化的前驱动,无水乙醇为共溶剂,冰醋酸为抑制剂,钛酸丁酯,无水乙醇,冰醋酸,蒸馏水的体积比为10:25:5:4然后依次加入反应,分别在不同的温度下反应,煅烧,然后研磨,过300目筛后得到磁功能性TiO2光催化剂粉体。在这个反应当中铁的参杂比对催化剂活性有很大的影响,所以要进过不同的配比的对比再来得到最佳的配比,当然了煅烧温度也是十分重要的,要严格控制反应的温度,催化剂的降解效率会随着温度的递增呈现先增加后降低的趋势,除了温度外煅烧时间也同样对催化剂的活性有影响【8】。 锶磁性固体酸催化剂的制备,采用的是共沉淀的方法按照不同的摩尔比来制备的,分别加入氯化铁调节PH经过高温的焙烧磨成粉,从而得到磁性基体,浸渍-焙烧的方法来制备锶磁性固体酸催化剂【9】。
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