近期研究结果表明,活性炭表面官能团是其催化活性的来源。活性炭作为催化剂的物理性质和化学性质,因原料的种类及制造条件的差异而呈现多样性,这是由于活性炭表面官能团的种类与数量,石墨状微晶的结晶化程度、大小及微晶相互之间集合状态的不同。其中,光气合成是以活性炭作为催化剂进行的最为重要的反应。光气(碳酰氯,COCl2)是一种合成聚氨酯类化合物的原料,后者广泛用于塑料、涂料、皮革、包装材料等方面。它通常是用一氧化碳和氯气在紫外线下合成,但是该方法的产率和速度都比较低,逐渐被活性炭催化剂法取代。该方法使用氯和稍过量的一氧化碳通过装有催化剂活性炭的反应器,在80~150℃和1~10个大气压下,可合成得到高转化率(90%)的光气,1t活性炭可产2t光气。活性炭还可以催化氯和二氧化硫合成硫酰氯等类似的卤化加成反应。此外,卤代烃的氢解、脱除煤烟中的硫、醇类的脱水反应及乙烯、丙烯、丁烯、苯乙烯的聚合反应等都是活性炭催化剂的反应领域。下表列出了活性炭作为催化剂的主要反应类型。
反应的类型 | 具体的反应种类 |
含卤素的反应 | 从一氧化碳制造光气的反应、制造氰尿酰氯的反应、制造三氯乙烯及四氯乙烯的反应、氟化反应、制造氯磺酸酰及氟磺酰的反应、乙醇的氯化反应;由乙烯制造二氯乙烷的氯化反应 |
氧化反应 | 氧化水溶液中的硫化钠制造多硫化合物的反应;从二氧化硫气体制造硫酸的氧化反应;从硫化氢制造单体硫黄的氧化反应;一氧化氮的氧化反应;草酸的氧化反应;乙醇的氧化反应 |
脱氢反应 | 从链烷烃制造链烯烃的脱氢反应;从环烷烃制造芳香族化合物的脱氢反应 |
氧化、脱氢反应 | 从链烷烃制造链烯烃的氧化、脱氢反应 |
还原反应 | 链烯烃、双烯烃的还原反应;通过羰基的还原制造甲醇的反应;油脂的氢化反应;芳香族羧酸的还原反应;过氧化物的分解反应;一氧化氮还原成氨的反应 |
单体的合成反应 | 氯乙烯单体的合成反应;乙酸乙烯单体的合成反应 |
异构化反应 | 丁二烯的异构化反应;甲酚的异构化反应;松香及油脂等的异构化反应 |
聚合反应 | 乙烯、丙烯、丁烯、苯乙烯等的聚合反应 |
其他反应 | 醇类的脱水反应、重氢交换反应 |