炭化活化条件对Cu/AC表面Cu价态及其催化降解苯酚的影响

采用前体浸渍法研制了生物质基载铜活性炭催化剂（Cu/AC），利用N₂-吸附脱附、X射线光电子能谱等技术对Cu/AC性质进行了表征，在固定床反应器中研究了不同炭化活化条件所得Cu/AC催化湿式氧化降解苯酚性能。结果表明：Cu/AC表面Cu物种以Cu²⁺和（Cu⁺+Cu⁰）共存。随着制备Cu/AC炭化温度的升高，炭化过程中产生更多的挥发分，促进Cu²⁺还原为Cu⁺和Cu⁰，（Cu⁺+Cu⁰）含量增大，Cu/AC降解苯酚催化活性逐渐升高；随着炭化时间延长，（Cu⁺+Cu⁰）含量下降，Cu₂O、CuO较好地并入载体使晶格氧含量增加，催化活性先升高后下降；随着活化温度升高和活化时间延长，Cu/AC比表面积达到1096.1m²/g并有大量微孔生成，大量含氧官能团分解将炭化过程中还原生成的（Cu⁺+Cu⁰）氧化为Cu²⁺，晶格氧含量增加，催化活性随着活化温度的升高而升高，随着活化时间的延长先升高后下降。催化湿式氧化降解苯酚过程中，Cu/AC具有良好的稳定性和低的Cu离子浸出浓度。Cu/AC的最优制备条件为炭化温度800℃，炭化时间2h，活化温度880℃，活化时间为2h，所得Cu/AC在反应8.5h时实现98.5%的苯酚转化率和91.1%的COD转化率。