粉煤灰属于热电厂的一种废弃物，但是在工业中具有非常广泛的作用。今天我们就来看看粉煤灰在催化材料中有哪些作用效果？粉煤灰中SiO2和Al2O3的含量一般在70%以上，其中丰富的Si—O—Si和Al—O—Si键相互交错，具有与沸石相似的结构特征，通过修饰或改性可进一步完善粉煤灰的结构与组成，形成孔隙率高、比表面积大且结构合理的粉煤灰载体.随着粉煤灰资源化程度的加深，目前成本低廉、环境友好的粉煤灰已用于有机降解、有机合成及重整制氢等催化剂的制备与研究。

有机降解催化剂,目前有机物的降解主要针对的是水、空气和土壤中的有机污染物的分解，其方法主要有生物降解、光降解和化学降解等.其中生物降解的媒介是微生物，光降解的媒介是紫外⁃可见光源，化学降解的媒介一般是强氧化物。

光反应催化剂,光催化剂的主要活性成分是TiO2，因其具有高光催化活性、良好的化学稳定性、廉价无毒等诸多优异性能，被广泛应用于污水处理、空气净化等领域.为克服悬浮态TiO2易失活、易凝聚和难分离等缺点，沸石、硅藻土、石墨烯等载体早已被广大学者所研究，但为降低催化剂制备成本，诸多学者提出了以粉煤灰取代以上载体的催化剂制备方法，并对该类催化剂的性能进行了系列探索研究。

通过水热、溶胶-凝胶和物理混合法制备出了3种TiO2/粉煤灰光催化剂，并在紫外光条件下对其性能进行了测试，研究表明水热法制备的催化剂对亚甲蓝的降解性能佳，因为水热法所得催化剂的孔隙率高，且TiO2与粉煤灰中Fe、CA、Mg等元素的之间相互作用可强化其光催化性能。同时也有研究制备出了一种能在可见光条件下对亚甲蓝进行降解的光催化剂CuO—BiVO4/粉煤灰，该催化剂由粉煤灰依次经稀硝酸预处理、BiVO4改性和活性CuO的负载制得，5%CuO负载量即可实现亚甲蓝的深度降解，因为粉煤灰载体能够抑制表面晶粒的生长，提高活性位的分散度，同时CuO与BiVO4可形成一种能够抑制电子⁃空穴对再结合的p-N型异质结，有助于催化剂性能的提高。

粉煤灰不仅因其良好的漂浮性能可提高各类光催化剂的分离与回收效率，而且其中部分元素的存在可有效扩展催化反应过程中的光谱响应范围，甚至可实现可见光条件下的光催化剂降解，因为部分元素（Fe、Cu等）在一定条件下可与TiO2发生协同作用，大幅提高光催化剂的性能。但是目前该类催化剂反应机理的研究相对欠缺，只局限于相关表征结果与催化性能的关联，这严重限制了该类可见光条件下高性能催化剂的设计与制备，这主要是因为粉煤灰的化学组成比较复杂.若能在粉煤灰的化学组成上进行合理可控的调节，则有利于该类催化剂反应机理的研究，从而为该类催化剂的设计与制备提供理论指导，达到提高该类催化剂可见光条件下催化效率的目的，扩大该类经济且反应条件温和的催化剂的应用前景。

非光反应催化剂,光催化剂吸收光能形成的电子⁃空穴对能够直接对吸附于表面的污染物进行氧化还原，而在非光辐射条件下，有机物降解则需强氧化剂的参与，常用的氧化剂为H2O2和O3，但通常单纯的氧化效率不高，仍需相关催化剂的介入来大幅提高有机物的降解效率，这类非光反应催化剂一直以来也备受关注，而粉煤灰作为具有多元素组成的复合物，其在非光反应催化剂中依然展现出了其独特的化学特性。

一般而言，粉煤灰本身就具有一定的催化性能，对比了多种酸（HNO3、HCl、H2SO4和H3PO4）处理后粉煤灰对废水中P⁃硝基酚的催化降解性能，结果表明HNO3处理后的粉煤灰在H2O2氧化条件下对P⁃硝基酚的降解率达98%，明显高于其它酸处理后粉煤灰的催化性能。Fe元素作为粉煤灰的主要化学组成，其不仅在光催化反应中具有促进作用，在非光催化降解有机物方面同样具有重要的作用。

有机合成催化剂,有机合成是指利用化学方法将原料制备成新的有机物的过程，是一个极富创造性的领域.现在有机合成正朝着高选择性、原子经济性和环境保护型三大趋势发展，寻找与开发高选择性、高效且环境友好的催化剂是目前急需解决的问题.而粉煤灰作为富含SiO2和Al2O3的高稳定性的类沸石无机废物，将其应用于有机合成催化剂的制备有利于降低催化剂成本和节能资源。

缩合反应催化剂,针对不同的有机原料和缩合反应类型，利用粉煤灰进行催化剂制备的方法也有所不同，目前研究较多的是固体酸和固体碱催化剂.其中固体酸催化剂一般以酸性物质对粉煤灰进行预处理，以提高SiO2的含量，其不仅有利于增加粉煤灰的比表面积，还可以大幅增加其表面的酸性位，可用于不同的酸性有机催化转化过程.

固体碱催化剂则一般采用碱金属氢氧化物对粉煤灰进行处理，碱处理过程其实就是Si—O—Si或Si—O—Al结构的重组过程，可有效调节粉煤灰的功能结构。用50%wtNAOH对粉煤灰进行化学活化，再经热活化后可获得一种表面拥有大量羟基基团（即表面活性中心）的固体碱催化剂，可有效提高2，6二苯亚甲基环己酮的转化率和选择性.用氢氧化钾对F型粉煤灰进行活化处理同样制得一种拥有丰富的羟基活性位的固体碱催化剂，大幅提高了二亚芐基丙酮的转化率，并且具有很好的重复性。

酯交换反应催化剂,酯交换反应制生物柴油是目前新能源领域重要的研究方向之一，生物柴油的研究与发展对CO2减排效率的提高具有重要的现实意义，据统计分析，与传统化石能源相比，使用纯生物柴油可使CO2的减排效率提高到78.5%。为提高生物柴油产率，各类催化剂的研究层出不穷，其中粉煤灰因其廉价也逐渐在研究之列。

另外也有部分学者根据粉煤灰的类沸石组成，在水热条件下合成不同类型的沸石催化剂用于生物柴油的制备。利用粉煤灰水热合成了富含方钠石相的沸石，该催化剂在一定条件下能实现大豆油脂95.5%的转化率，因为粉煤灰激活过程中NAOH的加入可促进Si—O—NA型活性中心的形成，但是反应过程中活性中心数量的减少致使该催化剂的稳定性较差。而依次采用酸浸、碱熔和水热法合成的沸石作用下的芥子油的转化率只有84.6%，但是其具有很好的重复使用性能。在传统水热法合成的FA/NA—X沸石催化剂基础上通过离子交换法制得了FA/K—X沸石催化剂，该催化剂的性能要高于FA/NA—X沸石催化剂，其用于催化反应24h后的向日葵油的转化率虽然只有85.51%，但其同样具有优异的稳定性能。由以上可知碱金属和碱土金属的引入可明显改善粉煤灰的组成和结构，同时增加相应催化剂的碱性度，有助于酯交换反应的进行。

目前粉煤灰基催化剂在有机合成领域主要用于酯、酮、酰等物质的合成，以脱水反应为主.而粉煤灰经酸、碱处理后其表面可出现大量的富含羟基的活性中心，其有利于各类有机物的吸附，并较容易实现相关共价键的断裂与重组，从而到达提高反应物的转化率和目标产物的选择性的目的。该类催化剂工艺简单，具有较好的工业化应用基础，但是其活性与寿命还有待提高。与之相应的沸石类催化剂虽然具有较好的催化性能，但是利用粉煤灰升级改造制备沸石类催化剂的工艺相对复杂，成本较高，不利于规模化应用。

制氢催化剂,氢能是一种环境友好的优质能源，其燃烧热量高达120MJ·Kg-1，高于其它任何能源，并且具有零碳排放的优势，目前生物质热解、蒸汽重整、蒸汽气化制氢过程已备受关注。其中Ni/SiO2、Ni/Al2O3催化剂已在重整制氢中广泛研究，为此，考虑到粉煤灰富含SiO2和Al2O3且具有非常好的热化学稳定性，部分学者已开始对其在重整制氢过程的催化性能进行了一定研究。以上研究表明虽然直接以粉煤灰为载体进行催化剂的制备即可获得传统催化剂相当的活性，但是这并没有充分发挥粉煤灰组成与结构的优势，包括其中部分微量元素的作用，为此，催化剂制备过程中若能对粉煤灰的组成和结构进行适当调控，以充分发挥某些微量元素对催化剂的修饰作用，则可在降低活性组分掺量的情况下大幅提高该类催化剂的性能。更多粉煤灰相关问题请咨询河南皓泉新材料有限公司。