《表2 HAP负载型催化剂离子交换制备工艺参数及催化性能指标》

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《羟基磷灰石载体的结构和作用及在催化剂制备中的应用》

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利用离子交换反应作为催化剂制备主要工序的方法称为离子交换法，如图2所示，该法利用羟基磷灰石载体表面或结构中存在的可交换的钙离子[89–91]，将活性组分通过离子交换负载到载体上，然后经洗涤、干燥、焙烧及还原等处理制得负载型催化剂。如制备贵金属钌催化剂[92]，Ru3+与HAP纳米球载体中的Ca2+进行离子交换，利用室温下胺硼烷水解脱氢反应的还原作用，直径小至2.6 nm的钌金属微粒就像电荷一样非常均匀地分布在载体上。钌颗粒尺寸较小，主要是因为相比微米HAP颗粒，纳米球载体提供了较大的表面积。与浸渍法相比，由离子交换法制备的催化剂的活性组分分散性好，活性也相对较高。比如，对于NO的NH3选择催化还原反应，离子交换法制备的HAP负载铜催化剂，比浸渍法在较宽的温度范围内展现出更优越的NO转化性能[86，93–94]。有关上述催化剂的研究表明：铜离子对HAP主体结构的离子交换能力高度依赖于铜离子初始浓度，在最佳初始浓度下，通过调控离子交换时间，HAP表面形成了高度分散的CuO簇，离子交换时间过长，CuO簇尺寸会变大而降低NH3选择催化还原的活性，甚至生成没有活性的磷铜矿相。LI等做了HAP负载金属Pd的研究[6]，通过离子交换，所得样品在40℃干燥过夜，继而在H2和N2混和气流下，在石英管式炉中280℃还原3 h，直径不到1 nm的Pd金属簇可有效地固定在HAP表面上，负载量为1%；该催化剂可应用于糠醛加氢转化到四氢糠醇，糠醛的转化率为100%，四氢糠醇的产率可达99%以上，其优异的催化性能归因于Pd和载体HAP的协同效应，这一效应既有利于形成高度分散且稳定的Pd纳米簇，还促进了氢的活化。表2为离子交换法制备HAP负载型催化剂的部分研究实例。