1．氧化反应

（1）活性炭催化剂在柴油脱硫中的应用  目前，由于环境法规日益严格，柴油超深度脱硫已成为非常紧迫而急需解决的世界性研究课题；在氢源燃料电池系统中，要求必 须使用来源于超低硫或无硫燃料油的氢。尽管传统的加氢脱硫能非常有效地脱除大部分含硫化物，但是加氢脱硫技术对条件要求苛刻，如：高温、高压、氢环境以及贵金属催化剂，设备投资和操作费用相对比较昂贵，且对于稠环噻吩类硫化物（二苯并噻吩）及其衍生物的脱除比较困难。吸附脱硫是新的有效脱除FCC柴油中硫化物的方法，具有操作简单、投资费用少、无污染、适合于深度脱硫等优点，因此成为一项具有广阔发展空间及应用前景的新技术。活性炭氧化改性对脱硫率的影响按下列顺序变化：浓硫酸＞浓硝酸＞过二硫酸铵＞过氧化氢（30％）＞高锰酸钾水溶液。在所考察的改性方法中，以硫酸（或硫酸组合其他方法）改性活性炭的脱硫效果最佳，活性炭的硫容量从改性前的0.0240克硫／克吸附剂提高到0.0529克硫／克吸附剂。对所研究的加氢处理柴油，硫的脱除率从未改性活性炭的23.3％上升到硫酸改性活性炭的32.5％。此外，通过选择催化氧化将柴油中的硫化物转化成相应的砜后，再通过萃取（吸附），可以实现柴油的超深度脱硫，而油品性质不发生改变。另有研究结果表明，活性炭的中孔孔容和表面含氧基团量的增加可以提高二苯并噻吩在改性活性炭上的吸附容量。

随着科技的发展，加氢脱硫-非加氢脱硫（吸附脱硫）技术得以开发，其中非加氢脱硫技术主要使用活性炭作为吸附剂。Sano等^［21］运用加氢脱硫和两段吸附脱硫联用的方法来脱除柴油中的硫化物。加氢脱硫所用的催化剂是将Co、Mo负载在由SiO₂和Al₂O₃组成的混合物上制备而成，吸附脱硫所用的吸附剂是活性碳纤维（ACF），在真空条件下110℃干燥2h，吸附温度为30～70℃。该工艺过程是首先使用的活性碳纤维对硫含量约为1200μg／g的柴油进行预处理，然后采用加氢脱硫除去大部分硫化物，可以使柴油中的硫含量降低到300μg／g以下，最后通过活性碳纤维吸附剂，将加氢难以脱除的硫化物除去，进而将柴油中的硫含量降低至10μg／g以下。在该工艺过程中，第一段对柴油进行预处理所用的吸附剂是第三段吸附脱硫使用后再生的活性碳纤维，脱硫剂的再生是采用甲苯等有机溶剂进行的。

用5A分子筛、13X分子筛和活性炭吸附脱除馏分油中的硫化物。结果表明，13X分子筛的脱硫作用主要适用于硫含量低于50μg／g的油，活性炭的脱硫作用主要适用于硫含量高于50μg／g的油，而5A分子筛不适于吸附脱除其中的含硫化合物，研究认为13X分子筛在较高硫含量的油中吸附效果不佳的原因是芳香族化合物和硫化物存在对吸附位的竞争，他们对活性炭和13X分子筛吸附脱除油中硫化物进行比较，结果表明，在80℃、硫含量550μg／g时，活性炭对硫化物的吸附能力是13X分子筛的3倍，而在20℃、硫含量50μg／g时，13X分子筛对硫化物的吸附能力是活性炭的1.6倍。因此得出活性炭在温度较高、硫化物浓度较高时较适用，而分子筛在环境温度较低、硫化物浓度较低时较适用，活性炭和分子筛的两段吸附法是脱除硫化物的新思路。

（2）一氧化氮的氧化一氧化氮的氧化即使在常温下也可以进行，因反应速率很大，经常被用来作为硝酸制造过程或排烟脱硝过程的基本反应。但是水蒸气对该反应有明显的毒害作用。金属离子由低原子价向高原子价的氧化反应，有Fe^2＋、Sn^2＋、Ce^2＋、Pd°、Hg^＋等。

2．氧化脱氢反应

由活性炭进行的氧化脱氢反应的基本特征是反应的温度低（250～400℃），且其反应性受反应物影响不大。特别是烷烃的氧化脱氢反应，在金属或金属氧化物催化剂上进行是相当困难的，而活性炭对此却有特异的催化作用。异戊烷最初被夺取的氢（叔氢）的键离解能大约为85kcal／mol，但当活性炭催化时表观活化能显著降低为约15kcal／mol，表明活性炭具有特殊的脱氢作用。总的来说，在活性炭上进行的氧化脱氢反应，虽然选择性不太高（约80％），但若能抑制完全氧化的副反应，则具有很强的实用性。

3．脱氢反应

关于脂环式碳氢化合物的催化脱氢反应早有报道，脂肪族碳氢化合物或醇的脱氢反应尤其引人注意。活性炭催化剂在这类反应中虽不具有和铂族金属同样高的催化活性，但比氧化铬系催化剂的活性要高得多，即使在450℃温度下，也具有相当快的反应速度。表7-3表示了各种碳氢化合物的脱氢反应结果。而且，如果在活性炭中添加各种过渡性金属，即使该过渡金属本身不具有脱氢活性，活性炭催化剂的脱氢能力也会上升数倍。活性炭催化剂的特征是从这种碳氯化合物上夺取氢的能力很强。一般认为，从催化剂上氢的脱离速度是决定反应的步骤（即反应的律速阶段）。因此，其反应的历程可以推断为如式（7-7）～式（7-9）。所以，如果脱氢反应系统中同时存在氧、乙烯、二氧化硫、一氧化氮等氢的接收体，反应将会被显著地催化，同时表观活化能也从大约 25kcal／mol 降低到15kcal／mol。

RH+2X·→R-X+X-H                           (7-7)

R-X→R＇（烯烃）＋X-H                   (7-8)

2X-H-→2X·＋H₂（律速阶段）             (7-9)

表7-3 各种碳氯化合物用活性炭催化剂的脱氢反应

 注：1．反应温度为455℃。

2．W／F为30g·h／mol．

4．其他反应

除了上述一些反应外，在醇的脱水反应、氢-氘交换反应、外消旋（作用）反应、加氢裂化反应和酯化反应等活性炭也得到广泛应用。