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微波诱导催化载体与催化剂的选择

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  微波诱导催化反应常用的催化剂有活性炭、金属催化剂等。由于活性炭表面存在某些过渡金属及其化合物等磁性物质,活性炭对微波有很强的吸收能力。金属催化剂能与微波发生强烈相互作用的主要是那些铁磁性金属,如镍、钴和铁等。对于金属氧化物则视组分和结构不同而有很大差别。S区的金属氧化物在微波场中不会引起能量损耗,即对微波是透明的,一般不宜作微波诱导催化反应的催化剂。

  过渡金属氧化物和P区元素的氧化物,由于存在变价现象,在微波场中这类物质显然会引起能量损耗,而造成温度升高。根据部分过渡金属和P区金属的氧化物在微波场中的升温行为及其与微波之间的相互作用情况不同,可把金属氧化物分成3类:一是微波高损耗物质,为一些含有变价元素的金属氧化物,如:Ni2O3、MnO2、CoO4等;二是微波升温曲线有1个拐点的物质,这类物质微波场中辐照一段时间后才开始急剧升温,包括Fe2O3、CdO、V2O5等;三是微波低损耗物质,它们在微波场中升温很慢或基本不升温,如Al2O3、TiO2、ZnO、PbO、La2O3、Y2O3、ZrO2、Nb2O5。

  很显然,最适宜作微波诱导催化反应的催化剂是第1类金属氧化物或某些复合氧化物,即微波高损耗物质;而载体则宜选用属于微波低损耗物质的金属氧化物。因此在实际中微波诱导催化反应所用的催化剂,还需要通过大量试验来加以筛选,既考虑其催化活性,又考虑其介电特性。


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