活性炭具有发达的微观孔道,它的比表面积可达到1000 m2/g,作为催化剂载体可以有效分散活性颗粒。但正是由于活性炭的微观孔道,导致反应物在接触催化活性位点时,扩散阻力较大,对催化活性起消极作用。自2004年石墨烯的成功制备,其在催化领域的应用就受到大家重视。这是因为石墨烯和活性炭一样都具有在高温、强酸强碱条件下的稳定性,同时石墨烯的比表面积高达2630 m2/g且为单片层结构。这些特点导致石墨烯作为催化剂载体在催化反应的过程中可以更好的分散活性位点且反应过程不存在内扩散影响。本文研究了本征反应速率、扩散速率、催化剂尺寸对活性炭/石墨烯基催化剂催化过程的影响,并用硼氢化钠还原对硝基苯酚反应证明石墨烯基催化剂催化活性优于活性炭基催化剂。本文利用COMSOL Multiphysics软件对催化反应过程进行模拟。对于活性炭基催化剂,通过改变本征反应速率、扩散速率、催化剂尺寸三个因素研究其在催化过程中沿半径方向反应物浓度变化。对于快速反应,减小反应物扩散速率或增大催化剂尺寸均不利于活性炭颗粒内部活性位点的利用。对于石墨烯基催化剂,通过改变本征反应速率因素研究在催化传质过程中石墨烯表面反应物浓度的变化。对于快速反应,石墨烯表面几乎没有反应物积累,而对于慢速反应,石墨烯表面反应物浓度与环境流体相同。同时,本文对活性炭/石墨烯基催化剂催化硼氢化钠还原对硝基苯酚进行模拟,得到石墨烯基催化剂催化效率优于活性炭基催化剂。本文采用在活性炭/石墨烯载体上负载钯纳米颗粒催化剂催化硼氢化钠还原对硝基苯酚实验证明模拟结果。控制反应平行进行,得到石墨烯基钯纳米颗粒催化剂的催化效率优于活性炭基催化剂。