新型碳材料在催化领域中的应用及进展-分子催化

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1、第３０卷第３期分子催化Ｖｏｌ．３０，Ｎｏ．３２０１６年６月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＭＯＬＥＣＵＬＡＲＣＡＴＡＬＹＳＩＳ（ＣＨＩＮＡ）Ｊｕｎ．２０１６文章编号：１００１３５５５（２０１６）０３０２８２１５新型碳材料在催化领域中的应用及进展倪军，罗小芳，詹勇，林建新（福州大学化肥催化剂国家工程研究中心，福建福州３５０００２）摘要：碳材料以其优异的性能和独特的结构，已成为国内外研究的热点，在催化领域中常被用作催化剂和催化剂载体，有效提高了贵金属的利用效率．同时，新型碳材料的兴起也不断吸引着人们的目光．我们综述了普通活性炭、富勒烯、碳纳米管和石墨烯在工业催化反应

2、中的一些应用情况，综述了它们作为催化剂和载体在催化反应中的实际应用和研究进展，最后展望了碳材料在催化领域中的未来发展前景．关键词：碳材料；催化剂；载体；进展中图分类号：Ｏ６４３文献标志码：Ａ而，这些光催化剂中，仍然受到量子效率低、稳定１碳材料［５－７］性差的制约．许多文献报道了碳纳米管、石墨碳材料是一种多孔的炭质材料，其原料丰裕且烯、碳量子点等与半导体（ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＣｄＳ等）复合安全性高，通常，碳材料基于其独特的化学性质常材料的制备，并在光电转化和光催化性能方面做了［８］被用作工业催化剂和催化剂的载体，其负载催化剂论述．Ｌｉｕ等报告并设计了一种非金属

3、碳纳米氮的活性依赖于载体的物理结构、表面化学性质，碳化碳（Ｃ３Ｎ４）复合材料，已证实了其对光催化太阳材料的表面化学性质，尤其是表面氧复合物影响着能分解水具有较好的性能．通过测量其量子效率说炭作为吸附剂、催化剂和催化剂载体的应用，同样明其优异性能，当波长λ＝４２０±２０ｎｍ时，量子效［１－２］是炭催化剂具备活性和选择性的重要影响因率为１６％，λ＝５８０±１５ｎｍ时，量子效率为素．近年来，新型碳材料（富勒烯、碳纳米管和石墨６．２９％，λ＝６００±１０ｎｍ时，量子效率为４．４２％，烯）的发现不断吸引着世界人们的目光．有文献报最后确定太阳能转换效率为２％．该催化

4、剂成本低、［３］［９］道，Ｃ６０的化学性质分为：Ｃ６０与金属的反应、环境友好，并具有良好的稳定性．Ｚｈａｏ等采用简Ｃ６０与自由基的反应、Ｃ６０的加成反应、聚合反应单的水热法，通过ＭｏＳ２的改性处理，制备了碳量等，但是对富勒烯材料作为催化剂或催化剂载体的子点（ＣＱＤｓ）／ＭｏＳ２复合材料用于析氢还原催化剂．应用研究相对较少．碳纳米管尽管性能比较好，但可见光照射３０ｍｉｎ后，ＣＱＤｓ／ＭｏＳ２复合材料开始生产成本较昂贵，石墨烯由于其特殊的结构和优秀增大析氢反应活性，具有高电流密度和长期稳定的物理性质，已经成为了材料科学和凝聚态物理学性．活性提高的原因归于光处理

5、之后，具有较高的［４］４＋２－２－领域的热门研究对象．电荷转移效率，Ｓ含量的减少和Ｓ２及Ｓ含量的另外，将光催化太阳能应用于分解水制氢、太增加．阳能转化、储存和消除环境污染物等，来解决人们由此可见，碳材料在人们生活中起着重要作所面临的能源短缺和环境污染问题同样是人们研究用，而新型碳材料更是未来造福于人类不可或缺的的热点，也是一种有前途的可再生能源储存方法．材料．我们综述了普通活性炭、富勒烯、碳纳米管在过去的４０年中，研究者们对各种无机和有机催及石墨烯材料在催化领域中的应用，进一步展望其化体系用作分解水光催化剂进行了广泛研究，然发展前景．收稿日期：２０１５１

6、２１４；修回日期：２０１６０２２０．基金项目：国家科技支撑计划（２００７ＢＡＥ０８Ｂ０２）、国家自然科学基金（２１２０３０２８）、福建省自然科学基金（２０１３Ｊ０１０３８）、中石油科技创新基金（２０１３Ｄ５００６０５０６）（ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＳｕｐｐｏｒｔＰｒｏｇｒａｍｏｆＣｈｉｎａ（２００７ＢＡＥ０８Ｂ０２），ＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（２１２０３０２８），ｔｈｅＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＦｕｊｉａｎＰｒｏｖｉｎｃｅ（２０１３Ｊ０１０３８），ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａＩｎ

7、ｎｏｖａｔｉｏｎＦｏｕｎｄａｔｉｏｎ（２０１３Ｄ５００６０５０６））．作者简介：倪军（１９７３－），男，副研究员，研究方向：新型化肥催化材料，Ｅｍａｉｌ：ｎｊ＠ｆｚｕ．ｅｄｕ．ｃｎ（ＮｉＪｕｎ（１９７３－），ｍａｌｅ，ａｓｓｏｃｉａｔｅｐｒｏｆｅｓｓｏｒ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｆｉｅｌｄ：ｎｏｖｅｌｃａｔａｌｙｓｉｓｍａｔｅｒｉａｌｏｆｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ，Ｅｍａｉｌ：ｎｊ＠ｆｚｕ．ｅｄｕ．ｃｎ）．第３期倪军等：新型碳材料在催化领域中的应用及进展２８３表１碳材料的结构、性质及应用情况Ｔａｂｌｅ１Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄａ

8、ｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓＭａｔｅｒｉ