負(fù)載銀催化劑的制備與應(yīng)用的研究進(jìn)展

周允紅，周曉龍，曹建春，樊勇軍，陳敬超

（昆明理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，云南 昆明 650093）

貴金屬催化劑具有獨(dú)特的活性，在催化領(lǐng)域占有極其重要的地位。負(fù)載Ag催化劑是貴金屬催化劑的典型代表，這是因?yàn)樨?fù)載Ag催化劑中的Ag不僅是最廉價(jià)的貴金屬，且該催化劑是乙烯直接氧化制備環(huán)氧乙烷唯一的工業(yè)催化劑。自20世紀(jì)30年代負(fù)載Ag催化劑被成功應(yīng)用以來，經(jīng)過80多年的發(fā)展，在活性組分、助劑添加、載體選擇、制備方法以及應(yīng)用等方面均有較大的進(jìn)展。尤其在應(yīng)用領(lǐng)域方面，從最初的化工生產(chǎn)領(lǐng)域擴(kuò)大到環(huán)境保護(hù)和醫(yī)藥領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)在催化劑研究領(lǐng)域中的應(yīng)用，負(fù)載Ag催化劑的研究模式也由單一依靠實(shí)驗(yàn)的模式逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)模擬相結(jié)合的模式。

催化劑的組成、結(jié)構(gòu)及制備方法對其性能有著至關(guān)重要的影響。本文對負(fù)載Ag催化劑的活性組分、助劑、載體、制備方法及應(yīng)用等方面的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，并對其發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

1 負(fù)載Ag催化劑的活性組分

對負(fù)載Ag催化劑活性中心的研究，大都集中在參與反應(yīng)時(shí)Ag的存在價(jià)態(tài)和位置上。賀泓等［1］對Ag/Al2O3，AgCl/Al2O3，Ag2SO4/Al2O3，Ag3PO4/Al2O3催化劑催化乙醇選擇性還原NOx進(jìn)行了研究，認(rèn)為Ag+是Ag/Al2O3催化劑的活性中心，而難容性Ag化合物的存在可保持Ag+的穩(wěn)定性。王巖等［2］利用XPS對Ag/TiO2催化劑上Ag的化學(xué)態(tài)進(jìn)行了分析，確定該催化劑中Ag主要以零價(jià)態(tài)的形式存在。這說明不同催化劑上活性組分Ag的價(jià)態(tài)不同。

研究者們將計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)用于負(fù)載Ag催化劑的研究。于杰等［3］對Ag表面吸附O2的4種模型進(jìn)行了模擬計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明，氧分子鍵與Ag（111）平行（即雙橋位吸附模型）時(shí)為最佳吸附位點(diǎn)，吸附能為-4.111 eV，驗(yàn)證了Gravil等［4-6］提出的氧在Ag（110）上的成鍵主要為的觀點(diǎn)。這為制備高性能Ag催化劑提供了理論指導(dǎo)，即可通過調(diào)節(jié)Ag—O鍵的強(qiáng)度來控制催化劑的性能。

負(fù)載Ag催化劑上Ag的顆粒形貌、大小及負(fù)載量不同，催化性能也不同。王巖等［2］制備了3種Ag形貌（球形、三角形和四方形）不同的Ag/TiO2催化劑，對亞甲基藍(lán)的催化降解測試結(jié)果表明，球形負(fù)載的Ag/TiO2催化劑活性最好。Dellamorte等［7］通過改變反應(yīng)中Ag粒子的形貌，使其形成“三峰分布”的孔結(jié)構(gòu)，從而提高了催化劑的選擇性。莊嚴(yán)等［8］研究了負(fù)載不同濃度和粒度的Ag催化劑催化硝基化合物的反應(yīng)速率，提出增加Ag納米粒子可增加表面活性位數(shù)量，從而提高反應(yīng)速率；Ag納米粒子的尺寸控制著Ag粒子的電子轉(zhuǎn)移過程，與反應(yīng)速率成反比。賀泓等［1，9-11］對Ag負(fù)載量不同的Ag/Al2O3催化劑進(jìn)行了表征，表征結(jié)果見表1。

表1 Ag負(fù)載量不同的Ag/Al2O3催化劑的比表面積、孔體積和孔徑Table 1 BET specif i c surface area(SBET)，pore volume(Vp)，and pore diameter(D)of Ag/Al2O3 catalysts with different Ag loading

由表1可見，隨Ag負(fù)載量的提高，催化劑的比表面積緩慢減?。划?dāng)Ag負(fù)載量（w）為2%～6%時(shí)，催化劑具有相近的孔體積和孔徑；最佳Ag負(fù)載量為4%（w），負(fù)載量過低時(shí)，Ag粒子難以形成，負(fù)載量過高時(shí)則Ag粒子增大、積聚，出現(xiàn)金屬態(tài)Ag。也有研究者認(rèn)為，粒子濃度的增加和粒度的減小不總是對催化性能有提高作用，因?yàn)榱Ｗ又g有一定的相互作用，太多的小尺寸粒子容易導(dǎo)致團(tuán)聚，從而降低催化劑的性能［10，12］。

通過計(jì)算模擬活性中心的催化機(jī)理，可提高對活性組分發(fā)揮催化作用的認(rèn)識(shí)，有助于開發(fā)性能更好的催化劑。

2 負(fù)載Ag催化劑的助劑

自1936年Shell公司報(bào)道了助劑能提高催化劑的性能以來［13］，研究人員對助劑的選擇進(jìn)行了大量研究，囊括了元素周期表中的大部分元素（見表2）。

表2 常用的Ag催化劑助劑元素［14-19］Table 2 Elements of common cocatalysts for Ag catalysts［14-19］

對負(fù)載Ag催化劑助劑的研究，主要集中在助劑的種類和添加量上。姚煒等［20］以稀土和堿金屬氧化物為助劑，研究了不同助劑對Ag/A12O3催化劑性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，助劑不同，催化劑的性能也不同（見表3）。

表3 助劑不同的Ag/Al2O3催化劑對丙烯氣相環(huán)氧化的催化性能Table 3 Performances of Ag/Al2O3 catalysts for gas phase epoxidation of propylene with different cocatalysts

文獻(xiàn)［21］報(bào)道，錳和鉀助劑能使Ag催化劑的初始選擇性超過90%。王淑娟等［22］在負(fù)載Ag催化劑中引進(jìn)Ce助劑，在反應(yīng)溫度為196 ℃時(shí)，環(huán)氧乙烷的選擇性可達(dá)82.7%。國際殼牌研究有限公司在其專利中提出：錸與鎢、鉬、鉻（選其一）和硫、磷、硼（選其一）共同作為助劑時(shí)，可提高環(huán)氧乙烷的選擇性［18］；以鎳化合物（碳酸鎳、硝酸鎳、乙酸鎳、氯化鎳及其混合物）為助劑時(shí)，可提高催化劑的使用壽命［23］。Kim等［24］提出鋇以細(xì)小的BaO或BaCO3微晶形式存在時(shí)，能在Al2O3載體表面形成凸起，阻止Ag粒子的遷移與聚集，減緩Ag粒子的長大，從而延長催化劑的壽命。Dellamorte等［25］認(rèn)為Re以氧化物Re2O7的形式存在于催化劑表面時(shí)，能提高Ag表面的吸附均勻性，從而提高催化劑的選擇性。Rojluechai等［26］通過添加少量的Au，使Ag/Al2O3表面產(chǎn)生新的適合氧分子吸附的單層Ag，以提高催化劑的活性。陳建設(shè)等［27］認(rèn)為SnO2晶?？烧{(diào)變活性組分Ag的電子結(jié)構(gòu)，使Ag粒子在載體表面的熱遷移受阻，從而提高催化劑的性能。

助劑不同，其作用機(jī)理也不同，為了得到不同性能的Ag催化劑需要使用不同的助劑。盡管在助劑的篩選和研究方面已做了大量工作，也取得了顯著成效，但由于助劑對提高催化劑性能的顯著作用，該方面的研究仍非常重要。

3 負(fù)載Ag催化劑的載體

將載體用于催化劑的制備，最初有兩方面的考慮：一是節(jié)約貴重材料（如Pd，Pt，Au）的消耗；二是提高催化劑的耐磨性和沖擊強(qiáng)度［28］。但在隨后的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，不同載體制備出的催化劑在性能上存在較大差異，引起了研究人員對催化劑載體選擇的重視。

鄭佳聰?shù)龋?9］對3種載體SiO2，Al2O3，SiO2-Al2O3負(fù)載Ag催化劑催化苯胺與1，2-丙二醇合成3-甲基吲哚時(shí)的活性和選擇性進(jìn)行了對比研究，3種催化劑上轉(zhuǎn)化率和選擇性的高低順序均為：Ag/SiO2＞Ag/SiO2-Al2O3＞Ag/Al2O3；XRD表征結(jié)果顯示，具有Ag微晶的Ag/SiO2催化劑有利于3-甲基吲哚的合成。陳丹［30］用TiO2和SiO2以及MCM-41，SBA-15，NaY分子篩作為Ag催化劑的載體，用于甲醛催化氧化反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Ag在催化劑上有4種存在狀態(tài)：1）高分散的Ag氧化物；2）帶有次表層氧化物種的金屬Ag粒子；3）游離的Ag離子；4）少量的Ag簇。其中，Ag/MCM-41催化劑表現(xiàn)出較好的甲醛吸附、低溫脫附及低溫催化氧化性能。由此可見載體種類及其結(jié)構(gòu)影響活性物種的分散，從而影響催化劑的性能。Rojluechai等［26］對Al2O3，TiO2，CeO2負(fù)載的Ag催化劑進(jìn)行了乙烯環(huán)氧化反應(yīng)評價(jià)，結(jié)果證實(shí)Ag/Al2O3催化劑的活性最高。任冬梅等［31］對不同溫度燒結(jié)的Al2O3載體負(fù)載的Ag催化劑進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)載體燒結(jié)溫度不同，載體形貌、晶片尺寸存在較大差異；較低溫度下燒結(jié)的載體比表面積較高、孔體積更大，所制得的Ag催化劑的活性、選擇性均能達(dá)到要求。林偉等［32］用粗、中、細(xì)3種不同顆粒大小的三水氧化鋁制備載體，并對制成的負(fù)載Ag催化劑進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，原料顆粒越大，所形成的孔隙越大，載體的機(jī)械強(qiáng)度越低；以粗顆粒三水氧化鋁制備的催化劑的選擇性最高，而以細(xì)顆粒三水氧化鋁制備的催化劑的選擇性偏低、活性較高。文獻(xiàn)［33］報(bào)道，在Al2O3載體中加入適量硅酸鈦，可改進(jìn)載體的孔隙結(jié)構(gòu)，從而提高催化劑的乙烯環(huán)氧化能力和活性。總之，不同載體負(fù)載的Ag催化劑性能不同。

負(fù)載Ag催化劑載體的分類［34-37］見表4。其中，Al2O3應(yīng)用最廣泛，通常認(rèn)為α-Al2O3載體是惰性的，因其自身化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、強(qiáng)度高、比表面積適中，能大幅提高催化劑的催化性能，而被廣泛用作載體材料，并被研究人員認(rèn)為是Ag催化劑的最佳載體［12］。但盧立義等［38］認(rèn)為α-Al2O3載體在反應(yīng)中并非完全是惰性的。金家敏等［39-40］則認(rèn)為SiO2、Al2O3和活性炭等酸性材料作為貴金屬催化劑的載體是不合理的，他們通過大量的例子分析指出，凡是電負(fù)性大于貴金屬的酸性材料作為載體均會(huì)降低貴金屬催化劑的活性，若要達(dá)到相同的轉(zhuǎn)化率，則必須使用較多的貴金屬；而凡是電負(fù)性小于貴金屬的堿性材料和過渡族元素作為載體均能提高貴金屬催化劑的活性，若要達(dá)到相同的轉(zhuǎn)化率，則可降低貴金屬用量；粉末冶金多孔金屬才是貴金屬催化劑的合理載體材料。

表4 負(fù)載Ag催化劑載體的分類［34-37］Table 4 Classif i cation of supports for the Ag catalysts［34-37］

載體材料對活性組分的含量、分散度、負(fù)載均勻性和熱穩(wěn)定性等指標(biāo)均有影響，影響程度、影響機(jī)理以及何種材料是最佳載體等問題至今沒有統(tǒng)一的解釋。關(guān)于載體對負(fù)載Ag催化劑性能影響的研究需進(jìn)一步深入，特別是將計(jì)算機(jī)模擬與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，可減少實(shí)驗(yàn)工作的盲目性，提高工作效率。

4 負(fù)載Ag催化劑的制備方法

負(fù)載Ag催化劑的制備方法有多種，較常見的有沉積-沉淀法、浸漬法和機(jī)械混合法。負(fù)載Ag催化劑和其他貴金屬催化劑一樣，制備方法直接影響催化劑的結(jié)構(gòu)和催化性能。

4.1 沉積-沉淀法

沉積-沉淀法是制備負(fù)載Ag催化劑的常用方法之一?；驹硎窃诤谢钚猿煞值柠}溶液中加入沉淀劑，生成難溶性鹽或水合氧化物，將其分離，再經(jīng)老化、過濾、洗滌、干燥、焙燒、成型、活化等工序制得催化劑。該方法的優(yōu)點(diǎn)是活性組分分散均勻、顆粒較小、活性較高、活性組分尺寸不受載體形狀制約等。

銀建中等［41］根據(jù)超臨界流體表面零張力、高擴(kuò)散的特點(diǎn)，通過超臨界流體沉積法制備出了Ag/SBA-15催化劑，通過控制沉積條件來調(diào)節(jié)催化劑中Ag的形態(tài)，負(fù)載Ag納米粒子的粒徑范圍在3～7 nm之間，分散均勻；納米線寬度在5～9 nm之間，長度由十幾納米到幾微米，有較好的分散性。余長林等［42-43］用光化學(xué)沉積法制備了一系列Ag/BiOX（X=Cl，Br，I）光催化劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，沉積Ag在一定程度上降低了催化劑的比表面積，使表面產(chǎn)生了等離子共振吸收效果，降低了禁帶寬度，增強(qiáng)了BiOCl和BiOBr對可見光的吸收能力，顯著抑制了光生電子與空穴的復(fù)合幾率；當(dāng)Ag負(fù)載量（w）為1%～2%時(shí)，可大幅提高BiOX對酸性橙Ⅱ的光催化降解能力。

4.2 浸漬法

浸漬法也是制備負(fù)載Ag催化劑最常用的方法。該方法是將載體浸泡于含有活性組分的溶液中，達(dá)到平衡后將剩余液體去除，經(jīng)干燥、焙燒、活化等步驟制得催化劑。該制備方法具有載體可選擇、不用成型、Ag含量可控和Ag利用率高等優(yōu)點(diǎn)。

曲振平等［44］采用共浸漬和分步浸漬的方法制備了8%（w）Ag/CeO2-SiO2催化劑，并研究了該催化劑對CO催化氧化反應(yīng)的活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用共浸漬方法制備的催化劑低溫反應(yīng)活性更好；不同的制備方法對催化劑的比表面積影響較大；原料的投放順序影響物質(zhì)之間的作用，導(dǎo)致載體表面性質(zhì)發(fā)生改變，從而影響反應(yīng)活性。王淑娟等［22］用浸漬法制備了經(jīng)Ce修飾的Ag/Al2O3催化劑，發(fā)現(xiàn)載體的比表面積有所增大，Ag顆粒分布較均勻，熱處理后Ag顆粒粒徑分布變窄。聞夢等［45］用等體積浸漬法制備了Ag/SiO2催化劑。研究結(jié)果表明，用O2在500 ℃下預(yù)處理催化劑后，催化劑中存在金屬Ag及氧化銀物相；用H2預(yù)處理時(shí)，50～200 ℃下氧化銀即被還原，且粒徑明顯減小，200～500 ℃時(shí)引起Ag粒子團(tuán)聚，粒徑增大。Zhang等［46］發(fā)現(xiàn)，預(yù)處理氣氛和Ag負(fù)載量對Ag/SBA-15催化劑的結(jié)構(gòu)和活性影響非常大，當(dāng)Ag負(fù)載量為2%（w）時(shí)，Ar處理有利于得到高分散、粒徑小的Ag粒子；當(dāng)Ag負(fù)載量增至8%（w）時(shí)，O2預(yù)處理有利于形成高分散、粒徑小的Ag粒子。Liu等［47］利用模板劑十二胺來保護(hù)還原過程中的Ag，制備了高分散的Ag納米粒子，大幅提高了Ag催化劑對CO催化氧化反應(yīng)的性能，完全轉(zhuǎn)化溫度降至30 ℃?？凳胤降龋?8］研究了Ag/Al2O3催化劑浸漬過程中的干燥方式和氣氛，發(fā)現(xiàn)微波干燥方式明顯提高了Ag在Al2O3表面的分散性，有助于提高催化劑對NOx還原反應(yīng)的活性；焙燒氣氛對催化劑的活性沒有明顯影響。Vilchis-Nestor等［49］分別采用改進(jìn)的浸漬法和傳統(tǒng)的沉積-沉淀法制備出了AgAu/SiO2-Al2O3催化劑（以蟲草菌絲萃取物為還原劑），前者的合成過程簡單，所制得的粒子粒徑較小且均勻。

浸漬法的制備過程復(fù)雜，且影響因素較多，要得到高性能的催化劑，需控制好浸漬過程中的每一個(gè)步驟。

4.3 機(jī)械混合法

機(jī)械混合法是將活性組分與載體機(jī)械混合后，通過壓制成型、固相燒結(jié)得到催化劑。由于具有制備工藝簡單、成本低、操作程序連續(xù)可調(diào)，且產(chǎn)品晶粒細(xì)小、分布均勻等優(yōu)點(diǎn)，近年來廣泛應(yīng)用于催化劑的制備。

張曉東等［50］將Ag與載體進(jìn)行研磨，經(jīng)燒結(jié)后制得催化劑，在O2中經(jīng)500～700 ℃處理后表現(xiàn)出較高的熱穩(wěn)定性，粒子尺寸遠(yuǎn)小于未負(fù)載的Ag粒子。Shimizu等［51］將Ag粒子與Al2O3載體機(jī)械混合制備了Ag/Al2O3催化劑，催化劑經(jīng)高溫（1 000 ℃）空氣處理后，Ag粒子與載體相互作用形成了更多有利于CO氧化的Ag簇，證實(shí)了溫度誘導(dǎo)或反應(yīng)誘導(dǎo)引起的Ag催化劑結(jié)構(gòu)重構(gòu)是設(shè)計(jì)高活性、高穩(wěn)定性Ag催化劑的關(guān)鍵步驟。于杰等［52］采用Al-Ag金屬粉，經(jīng)機(jī)械混合、壓片后，再經(jīng)燒結(jié)形成Ag/Al2O3催化劑；該催化劑高溫性能穩(wěn)定，由于表面存在致密的Al2O3氧化膜不利于Ag析出，需嚴(yán)格控制制備過程。這一結(jié)果驗(yàn)證了計(jì)算機(jī)模擬的合理性和可預(yù)見性。

機(jī)械混合法適用于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，但對設(shè)備有較高要求，需避免外來雜質(zhì)污染催化劑。

4.4 其他方法

除了上面提到的負(fù)載Ag催化劑的制備方法外，還有原位還原法、嫁接法和生物合成法等，但大多停留在實(shí)驗(yàn)探索階段。

郭桂珍等［53］用原位還原法在低溫下一步合成了具有核殼結(jié)構(gòu)的Ag/Fe2O3納米復(fù)合材料，XRD、TEM和UV光譜表征結(jié)果顯示，Ag核的平均粒徑約為35 nm，納米Ag粒子表面被一層Fe2O3包覆，F(xiàn)e2O3殼層厚度在7.5～15 nm之間。涂彩華等［54］采用后嫁接法，利用SBA-15載體的規(guī)則孔道限域組裝，在孔道內(nèi)形成了高分散的Ag粒子，該催化劑對CO轉(zhuǎn)化表現(xiàn)出較高的催化活性。Yen等［55］也采用相同的方法對Au-Ag 合金粒子進(jìn)行可控組裝，所得催化劑在30 ℃時(shí)可使CO完全轉(zhuǎn)化。舒國偉等［56］在微生物合成金屬納米粒子的研究進(jìn)展中指出，與其他方法相比，微生物合成納米金屬粒子不僅可大量減少還原劑的用量、降低能源成本，而且不污染環(huán)境。陳文彬等［57］利用細(xì)菌纖維素（BC）超精細(xì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和高持水率的特點(diǎn)，在BC上通過硼氫化鈉還原AgNO3中的Ag+成功制得Ag/BC納米催化劑，納米Ag具有較高的結(jié)晶度且Ag晶體為面心立方結(jié)構(gòu)；隨Ag濃度的增大，納米Ag顆粒增多，粒徑約為50～80 nm。

綜上所述，沉積-沉淀法和浸漬法存在制備工藝復(fù)雜、多變、可重復(fù)性差以及所制備的催化劑活性組分分散不均勻、與界面的結(jié)合力差，催化性能不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，但仍是制備負(fù)載Ag催化劑的重要手段，通過對制備工藝的改進(jìn)來提高催化劑的性能是近年來的主要研究方向。而機(jī)械混合法、原位還原法和生物合成法等新方法，盡管克服了傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn)，具有成本低和清潔環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，但還處在實(shí)驗(yàn)探索階段，是未來發(fā)展的方向。

5 負(fù)載Ag催化劑的應(yīng)用

5.1 化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用

負(fù)載Ag催化劑最早應(yīng)用于乙烯環(huán)氧化制備環(huán)氧乙烷。1930年法國Lefort催化劑公司利用Ag催化劑將乙烯直接氧化成功制得環(huán)氧乙烷；1938年美國UCC公司根據(jù)Lefort催化劑公司的研究成果建成世界第一套空氣直接氧化乙烯生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的裝置［21］。如今，負(fù)載Ag催化劑還是生產(chǎn)環(huán)氧乙烷/乙二醇唯一的催化劑。目前，負(fù)載Ag催化劑被用作氧化乙醇、乙醛、丙酮、甲醇、二甲醚、丙醇、丁醇和丙烯等的催化劑［8，58-59］。負(fù)載Ag催化劑還對硝基化合物的還原具有優(yōu)越的催化性能，且能循環(huán)使用［60］。將Ag負(fù)載到沸石上可用于甲醛、冰醋酸、尼龍、乙醛和蒽醌等的工業(yè)生產(chǎn)，含釔的Ag催化劑可用于改善牙膏、口香糖、香煙和食品香料的香味，以及改進(jìn)藥物的合成等［61］。以SiO2為載體的負(fù)載Ag催化劑可在常溫下催化苯胺與1，2-丙二醇合成3-甲基吲哚，可用于制備除草劑、殺真菌劑、染料和防腐劑等［29，62-63］，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。以活性炭、石墨或TiO2為載體的負(fù)載Ag催化劑可作為電池電極催化材料，從而提高電池的性能［64-66］。由此可見，負(fù)載Ag催化劑從單一的乙烯環(huán)氧化催化劑逐漸發(fā)展成為應(yīng)用廣泛的氧化還原反應(yīng)催化劑，具有巨大的市場空間。

5.2 環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

隨著環(huán)境的不斷惡化以及人們對生活環(huán)境要求的提高，環(huán)境保護(hù)受到了極大的關(guān)注。改善環(huán)境的方法有很多，通過催化反應(yīng)來除去污染物是一種非常有效的方法。目前，負(fù)載Ag催化劑在環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用主要分為兩方面：一方面是有害氣體（CO、NOx和硫化物）的氧化還原；另一方面是水中污染物的降解。

CO、NOx及硫化物是工業(yè)和機(jī)動(dòng)車排放的主要污染物，對人體健康損害很大。負(fù)載Ag催化劑已廣泛應(yīng)用于工業(yè)和機(jī)動(dòng)車尾氣的處理，昆明貴金屬研究所及貴研鉑業(yè)公司對此做了大量的研究。負(fù)載Ag催化劑對水中污染物的降解應(yīng)用主要針對染料廢水中的有機(jī)物。Ag催化劑對染料廢水中的亞甲基藍(lán)［67］、酸性橙、羅丹明B［2］、苯酚和茜紅等［68］有機(jī)物有很好的降解能力，但這些研究工作還停留在實(shí)驗(yàn)階段。

甲醛是一種高毒性的物質(zhì)，國際癌癥研究機(jī)構(gòu)和世界衛(wèi)生組織都把甲醛界定為一種致癌物質(zhì)，Ag催化劑對甲醛的降解也非常有效。Huang等［69］制備的單原子負(fù)載Ag催化劑具有很高的活性，是傳統(tǒng)負(fù)載型納米金屬催化劑的7～8倍，去除甲醛的效率是傳統(tǒng)方法的30倍左右。

研究者還發(fā)現(xiàn)，負(fù)載Ag催化劑也可添加到其他材料上，有望制成具有長效殺菌作用的濾料、涂料和織物等功能材料［70］。

5.3 醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用

催化劑在醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用是一個(gè)較新的研究方向。Ag粒子具有很強(qiáng)的殺菌能力，并具有良好的生物兼容性和表面易修飾等優(yōu)點(diǎn)，可用于抗菌材料、醫(yī)用材料以及生物標(biāo)記、生物分離純化等方面［71-72］。

He等［73］研究發(fā)現(xiàn)，在空氣中，無需光照，Ag/Al2O3催化劑對SARS冠狀病毒、大腸桿菌和多形德巴利酵母菌具有很強(qiáng)的殺滅作用。Li等［74］的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Ag/NOx-NTs（NTs為納米管）催化劑具有很強(qiáng)的抗菌作用，可較好地應(yīng)用于凈化水體方面。Diaz等［75］、Su等［76］及Barud等［77］分別以羥基磷灰石、硅酸鹽黏土、BC為載體制備了負(fù)載Ag催化劑，進(jìn)行了殺菌實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，BC納米Ag復(fù)合成的抗菌材料具有很強(qiáng)的抗菌性能，并具有良好的生物相容性，此類抗菌材料還可用于傷口敷料、皮膚美容等方面。

由此可見，負(fù)載Ag催化劑具有優(yōu)異的生物相容性和較強(qiáng)的殺菌性能，在醫(yī)藥領(lǐng)域有著較好的發(fā)展前景。

6 結(jié)語

負(fù)載Ag催化劑已成為化學(xué)工業(yè)中不可或缺的催化劑，并在環(huán)境保護(hù)和醫(yī)藥等領(lǐng)域表現(xiàn)出了較好的應(yīng)用前景。通過長期研究，負(fù)載Ag催化劑在活性組分、助劑添加、載體選擇、制備工藝及應(yīng)用方面取得了諸多新進(jìn)展，催化劑的性能有了較大的提高，但在催化反應(yīng)機(jī)理和制備過程對催化劑結(jié)構(gòu)與性能的影響原理等方面的研究還不夠深入，阻礙了新型負(fù)載Ag催化劑的研究和應(yīng)用進(jìn)程。

隨著資源短缺、環(huán)境承受能力的降低以及市場需求的擴(kuò)大，負(fù)載Ag催化劑的研究和應(yīng)用有著更為廣闊的前景。研究者應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行努力，以期開發(fā)出更環(huán)保、更高效、更經(jīng)濟(jì)的新型負(fù)載Ag催化劑。首先，要開展基礎(chǔ)研究，深入研究催化材料的微觀結(jié)構(gòu)與催化性能的關(guān)系以及催化作用的機(jī)理等，將最新的制備方法、表征手段和機(jī)理研究進(jìn)展引入到負(fù)載Ag催化劑的研究中；其次，不斷探索催化劑制備的新工藝和新技術(shù)，將計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)與實(shí)驗(yàn)工作相結(jié)合，減少催化劑研究和應(yīng)用的盲目性，提高針對性和效率；此外，要加快Ag催化劑在環(huán)境保護(hù)和醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用研究；最后，要重視貴金屬的回收和廢棄催化劑的再生利用問題。

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