Гопкалит — торговое название ряда смесей, в основном состоящих из оксидов меди и марганца , которые используются в качестве катализаторов для превращения оксида углерода в диоксид углерода при воздействии кислорода воздуха при комнатной температуре.
Название «гопкалит» происходит от Университета Джонса Хопкинса — «Hop» и Калифорнийского университета — «Cal», где во время Первой мировой войны проводились фундаментальные исследования оксида углерода, а эти катализаторы были открыты в 1918 году. [1] [ необходима цитата ]
Известны различные составы, такие как «гопкалит II», который состоит приблизительно из 60% диоксида марганца и 40% оксида меди (молярное соотношение MnO 2 : CuO составляет 1,375) [2] и «гопкалит I», который представляет собой смесь 50% MnO , 30% CuO , 15% Co 2 O 3 и 5% Ag 2 O . [2] [3] Гопкалит имеет свойства пористой массы и по внешнему виду напоминает активированный уголь . [1]
В то время как обычно гопкалитовые катализаторы готовятся путем прокаливания близких смесей оксидов и карбонатов, [4] для производства гопкалитов в лабораторных и промышленных масштабах использовались различные методы, такие как физическое смешивание (тонкоизмельченных) оксидов металлов, совместное осаждение оксидов металлов из растворов солей металлов (см. соли ), термическое разложение смесей нитратов металлов (см. нитрат ) и карбонатов металлов (см. карбонат ), одностадийный синтез посредством пламенного пиролиза из органических и неорганических систем-предшественников, например, [5] Также были описаны нанофазные гопкалитовые катализаторы. [6]
Хотя катализаторы на основе гопкалита применяются на практике уже десятки лет, многие вопросы относительно механизма их действия остаются открытыми. Это связано с их сложной структурой, что затрудняет получение информации об активных центрах и механизмах катализа и дезактивации.
Гопкалит широко используется в средствах индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД) и средствах коллективной защиты, среди прочего. Ниже перечислены различные применения катализаторов на основе гопкалита:
В средствах защиты органов дыхания гопкалит используется для облегчения быстрого окисления токсичного угарного газа до безвредного углекислого газа с помощью кислорода из воздуха, который затем химически связывается со слоем гидроксида натрия , тем самым устраняя CO из воздушного потока (который в противном случае не удаляется фильтрами с активированным углем). [7] Водяной пар отравляет катализатор гопкалита, поэтому для защиты от водяного пара вводится дополнительный фильтр на основе силикагеля . Кроме того, слой гопкалита защищен механическим фильтром и слоем активированного угля, очищающего воздух от других загрязняющих веществ. [8] [9] [10] Работа детекторов угарного газа (CO), с другой стороны, основана на регистрации тепла, выделяемого при каталитическом окислении угарного газа (CO) до углекислого газа (CO2 ) .
Хотя гопкалитовые катализаторы в первую очередь используются для катализа превращения CO в CO 2 , они также используются для удаления этиленоксида и других летучих органических соединений , а также озона из газовых потоков. [11] Кроме того, гопкалиты катализируют окисление различных органических соединений при повышенных температурах (200–500 °C).