本文選題：高分子材料 + 鎳��； 參考：《寧波大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：近年來,氫氣已經(jīng)成為了一種理想的能源,與傳統(tǒng)的石化燃料相比,氫能源零碳排放、高熱值的特性越來越受到人們的關(guān)注。固體儲(chǔ)氫材料硼氫化鈉與二甲氨基甲硼烷具有較高的質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度,常溫下性質(zhì)穩(wěn)定、無毒,成本比氨硼烷低,并且水解產(chǎn)生的副產(chǎn)物偏硼酸鹽又能回收利用,是未來固體儲(chǔ)氫材料發(fā)展的方向。高分子凝膠材料在催化領(lǐng)域正高速發(fā)展。水凝膠是含有親水性基團(tuán)(-SO3H、-OH、-COOH、-NH2)的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的親水性高分子材料,具有很大的負(fù)載空間,其官能團(tuán)能螯合或固定金屬顆粒,使其免于凝聚、失活,具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。水凝膠同時(shí)兼有固體和流體的性質(zhì),其交聯(lián)的結(jié)構(gòu)內(nèi)部富含水或有機(jī)溶劑,既適合金屬離子在內(nèi)部均勻分散,也適合成為水溶液和非水溶液中的化學(xué)反應(yīng)的場(chǎng)所。本工作分別以疏水性聚叔丁基丙烯酰胺納米球和親水的三元共聚物納米凝膠為載體,先通過浸漬法在載體上引入少許的鎳金屬種子,然后通過化學(xué)鍍鎳法,在種子載體上鍍上大量鎳,制備出各種聚合物納米球負(fù)載鎳催化劑。納米凝膠-Ni在水中能吸水膨脹,粒徑從真空中的225 nm膨脹到水中的411.9 nm。相反,疏水性的聚叔丁基丙烯酰胺在水中不會(huì)吸水膨脹。由HRTEM與XPS表征可知,聚合物納米球載鎳上的鎳主要以Ni O的形式存在。本工作還制備了聚丙烯酰胺水凝膠負(fù)載鈀鎳合金,并且發(fā)現(xiàn)鈀鎳比例會(huì)影響納米合金的粒徑。水凝膠的網(wǎng)格尺寸比金屬顆粒尺寸略小,所合成的水凝膠在一定程度上可以束縛金屬,保證金屬納米顆粒能牢牢固定在水凝膠中。本工作研究了聚合物負(fù)載鎳或者鈀鎳合金催化硼氫化鈉和二甲氨基甲硼烷水解的活性及可重復(fù)回收性能,發(fā)現(xiàn)它們都有較高的反應(yīng)轉(zhuǎn)換頻率(TOF)和較低的活化能,水凝膠載Pd-Ni合金(Pd/Ni=1/20)催化二甲氨基甲硼烷水解時(shí)的活化能更是低至34.95 k J/mol,這些性能要比大多數(shù)非貴金屬催化劑好,甚至比單一貴金屬催化劑更好。聚合物載Ni通過簡(jiǎn)單的離心或者過濾能多次重復(fù)使用,可回收次數(shù)達(dá)7-10次,而水凝膠載Pd-Ni催化劑更是達(dá)到21次。目前,芳香胺化合物是極為重要的有機(jī)合成中間體,廣泛應(yīng)用于染料、農(nóng)藥、醫(yī)藥、精細(xì)化學(xué)品、攝影行業(yè)。使用水合肼還原芳硝基化合物具有選擇性高、成本比硼氫化鈉低廉等特點(diǎn),并且水合肼的氧化產(chǎn)物為氮?dú)夂退?環(huán)境友好,因此水合肼倍受人們的親睞。本工作使用納米凝膠載Ni催化劑來催化芳香族硝基化合物的氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)呈現(xiàn)出較高的活性。以硝基苯為底物考察了水合肼的用量對(duì)反應(yīng)的影響,結(jié)果表明,底物與水合肼的摩爾比為1:15最適宜。將優(yōu)化后的條件用于硝基苯衍生物的還原,都能得到高產(chǎn)率的芳香胺。動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果表明,硝基苯氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)的活化能為133.7 k J/mol,焓變?yōu)?30.9 k J/mol,熵變?yōu)?02.8 J/(mol K)。
[Abstract]:In recent years, hydrogen has become an ideal energy source. Compared with traditional fossil fuels, the characteristics of zero carbon emission and high calorific value of hydrogen energy have attracted more and more attention. The solid hydrogen storage material, sodium borohydride and dimethylaminomethylborane, has high mass hydrogen storage density, stable properties at room temperature, non-toxic, lower cost than aminoborane, and the by-product of hydrolysis can be recycled. It is the development direction of solid hydrogen storage materials in the future. Polymer gel materials are developing rapidly in the field of catalysis. Hydrogel is a kind of hydrophilic polymer material containing hydrophilic group-so _ 3H _ 3H _ (+) -OH _ (+) -COOH _ (+) -NH _ (2). It has a large loading space, and its functional group can chelate or immobilize metal particles to avoid agglomeration, inactivation and good chemical stability. Hydrogels have the properties of both solid and fluid. The cross-linked structure is rich in water or organic solvents, which is suitable for the uniform dispersion of metal ions and the chemical reaction in aqueous and non-aqueous solutions. In this work, hydrophobic Ding Ji acrylamide nanospheres and hydrophilic terpolymer nanogels were used as carriers. A small amount of nickel seeds were first introduced into the carrier by impregnation, and then by electroless nickel plating. A variety of polymer nanospheres supported nickel catalysts were prepared by plating a large amount of nickel on the seed carrier. Nanogels-Ni can absorb water and expand from 225nm in vacuum to 411.9 nm in water. In contrast, hydrophobic polytertiary Ding Ji acrylamide does not swell in water. The results of HRTEM and XPS show that nickel on the polymer nanospheres mainly exists in the form of Ni O. The Pd-Ni alloy supported on polyacrylamide hydrogel was also prepared, and it was found that the ratio of Pd-Ni to Pd-Ni affected the particle size of the nano-alloy. The mesh size of hydrogels is slightly smaller than that of metal particles. The synthesized hydrogels can bind metals to a certain extent and ensure that metal nanoparticles can be firmly immobilized in hydrogels. The activity and repeatability of hydrolysis of sodium borohydride and dimethylaminoborane catalyzed by polymer-supported nickel or palladium nickel alloys were studied. It was found that both of them had higher reaction conversion frequency and lower activation energy. The activation energy of the hydrogel-supported Pd-Ni alloy Pd-Ni alloy for hydrolysis of dimethylaminomethylborane is even lower than that of most non-noble metal catalysts, or even higher than that of a single noble metal catalyst, the activation energy of which is even lower than that of the hydrogel-supported Pd-Ni alloy. Polymer-supported Ni can be reused repeatedly through simple centrifugation or filtration, and the recovery times can reach 7-10 times, while the hydrogel-supported Pd-Ni catalyst can reach 21 times. At present, aromatic amine compounds are very important organic synthesis intermediates, widely used in dyes, pesticides, medicine, fine chemicals, photography industry. The reduction of aromatic nitro compounds by hydrazine hydrate has the advantages of high selectivity, lower cost than sodium borohydride, and the oxidation products of hydrazine hydrate are nitrogen and water, which are environmentally friendly, so hydrazine hydrate is popular among people. In this work, nanogel supported Ni catalyst was used to catalyze the hydrogen transfer reaction of aromatic nitro compounds with high activity. The effect of the amount of hydrazine hydrate on the reaction was investigated with nitrobenzene as the substrate. The results showed that the molar ratio of the substrate to hydrazine hydrate was 1:15. The aromatic amines with high yield can be obtained when the optimized conditions are applied to the reduction of nitrobenzene derivatives. The kinetic results show that the activation energy, enthalpy and entropy of the transfer reaction of nitrobenzene are 133.7 kJ / mol, 130.9 kJ / mol and 102.8 J / mol / mol, respectively.
【學(xué)位授予單位】：寧波大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O643.36;TQ116.2

【共引文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 溫久然;魏軍從;耿飛;鄭雪萍;劉開平;;Co-B/稀土氧化物催化NaBH_4的制氫研究（英文）[J];稀有金屬材料與工程;2014年03期

2 成君;古亞軍;孔德成;向勝;王鵬;張海軍;張少偉;;Pt/Co雙金屬納米溶膠的制備及催化制氫性能[J];稀有金屬材料與工程;2014年09期

3 Zhou Yafen;Yang Wenjuan;Zhou Limei;Wang Manman;Ma Xiaoyan;;A Highly Efficient and Selective Water-Soluble Bimetallic Catalyst for Hydrogenation of Chloronitrobenzene to Chloroaniline[J];China Petroleum Processing & Petrochemical Technology;2015年02期

4 Ali Shiri;Faezeh Soleymanpour;Hossein Eshghi;Iman Khosravi;;納米尺度NiLa_2O_4尖晶石催化NaBH_4還原亞胺制仲胺（英文）[J];催化學(xué)報(bào);2015年08期

5 羅偉華;鄭雪萍;陳光琦;李平;鄭姣姣;劉勝林;;催化劑Co_2B/Nd_2O_3對(duì)NaBH_4水解放氫的影響[J];稀有金屬材料與工程;2015年10期

6 向勝;王鵬;成君;孔德成;張海軍;;金屬納米催化劑高效催化制氫概述[J];化工新型材料;2014年09期

7 侯殿保;李海民;黨亞;;Schlesinger法合成硼氫化鈉工藝條件及優(yōu)化途徑[J];化工進(jìn)展;2014年11期

8 向勝;古亞軍;王鵬;成君;孔德成;張海軍;張少偉;;Pt/Co和Pt/Ni雙金屬納米溶膠制備及催化制氫[J];過程工程學(xué)報(bào);2014年05期

9 宋少雷;舒春英;謝瑜玻;;化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的蒸汽系統(tǒng)熱力設(shè)計(jì)[J];機(jī)電設(shè)備;2015年02期

10 張慧娟;茹秀玲;董國(guó)君;;Fe-B/陶瓷催化KBH_4水解析氫性能及XPS研究[J];化工新型材料;2015年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前3條

1 欒春娟;;全球燃料電池領(lǐng)域技術(shù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的演進(jìn)[A];第九屆中國(guó)科技政策與管理學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2013年

2 王娟;楊文勝;;多級(jí)結(jié)構(gòu)空心海膽狀NiCo_2O_4的制備及電催化性能研究[A];第十四屆全國(guó)青年催化學(xué)術(shù)會(huì)議會(huì)議論文集[C];2013年

3 向勝;王鵬;成君;孔德成;張海軍;張少偉;;Pt/Co、Pt/Ni雙金屬納米溶膠的制備及其催化制氫研究[A];2014年全國(guó)冶金物理化學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 郭明雨;基于包結(jié)作用的聚合物空心球的表面修飾及超分子凝膠研究[D];復(fù)旦大學(xué);2009年

2 鄭振;電沉積法制備鎳基二氧化鈰復(fù)合催化析氫電極的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

3 姚勇;熱金屬水分解動(dòng)力學(xué)及固定床反應(yīng)器研究[D];中國(guó)工程物理研究院;2013年

4 蓋衛(wèi)卓;純鋁粉體與水反應(yīng)產(chǎn)氫及其相關(guān)影響因素的研究[D];上海大學(xué);2013年

5 Naeim Farouk Mohammed;船舶動(dòng)力系統(tǒng)智能控制研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

6 張嵩波;鐵鈷鎳系過渡金屬氧化物納米結(jié)構(gòu)的制備、表征及磁性研究[D];吉林大學(xué);2014年

7 吳成一;水合肼脫氫催化劑的設(shè)計(jì)、合成與性能研究[D];吉林大學(xué);2014年

8 王智力;甲酸脫氫催化劑的設(shè)計(jì)、制備和性能研究[D];吉林大學(xué);2014年

9 韓丹丹;碲基雙鈣鈦礦氧化物的制備、表征及高壓物性研究[D];吉林大學(xué);2014年

10 昌晶;多組多鈷基催化劑催化硼氫化鈉制氫技術(shù)的研究[D];青島科技大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 劉爽;苦杏仁苷十四酸酯為模板合成一維納米無機(jī)材料[D];華中科技大學(xué);2011年

2 王瑤;溫敏性、pH響應(yīng)性多孔水凝膠的合成及在催化反應(yīng)中的應(yīng)用[D];南開大學(xué);2009年

3 袁興林;聚合物負(fù)載磷鎢酸催化氧化制取己二酸的研究[D];新疆大學(xué);2013年

4 劉昊;Al-輕質(zhì)金屬絡(luò)合氫化物復(fù)合體系優(yōu)化設(shè)計(jì)、制備與產(chǎn)氫機(jī)理研究[D];長(zhǎng)沙理工大學(xué);2013年

5 陳雪;鎳基Ni/RuO_2復(fù)合電極和Ni-P合金電極的制備及其催化析氫性能的研究[D];重慶大學(xué);2013年

6 李佳;金屬氫化物R_3ZnH_5（R=K，Rb，，Cs）的儲(chǔ)氫性能以及共摻雜對(duì)NaBH_4的影響：第一性原理計(jì)算[D];北京化工大學(xué);2013年

7 陳瑋;鈷生產(chǎn)過程中膜法消除氯氣的試驗(yàn)研究[D];蘭州交通大學(xué);2013年

8 李樹金;從濕法煉鋅含鋅廢渣中分別回收鋅鎳鈷的試驗(yàn)研究[D];蘭州交通大學(xué);2013年

9 王書海;室溫化學(xué)鍍鎳基稀土（Gd、La、Ce）合金及在NaBH4產(chǎn)氫中的應(yīng)用[D];青海師范大學(xué);2013年

10 閆文寧;Mg_(60-x)Al_x系固溶體合金儲(chǔ)氫性能研究[D];廣西大學(xué);2013年

本文編號(hào)：1994985