發(fā)布時間：2017-10-17 00:09

  本文關(guān)鍵詞：酸堿性位促進的負載型納米金屬催化劑制備、結(jié)構(gòu)及其性能

  更多相關(guān)文章： 尖晶石 納米金催化劑 苯甲醇 氧化 銅基催化劑 加氫 γ-戊內(nèi)酯 生物質(zhì)

【摘要】：金屬氧化物納米材料,尤其以尖晶石作為代表,是一種重要的無機功能納米材料,其成本低廉、性質(zhì)穩(wěn)定、性能優(yōu)異,引起了人們廣泛的注意。近年來,在超級電容器領(lǐng)域、催化領(lǐng)域、磁性材料和半導(dǎo)體陶瓷材料等領(lǐng)域得到研究人員的深入研究。針對傳統(tǒng)方法制備尖晶石材料過程中容易出現(xiàn)反應(yīng)時間長、耗能大、容易引進雜質(zhì)及分散度較差等問題,本文發(fā)展了一種工藝簡單的溶劑熱法,在低溫下合成了具有高比表面積及高熱穩(wěn)定性的鋅鋁尖晶石(ZnAl2O4)。并在不破壞尖晶石結(jié)構(gòu)及熱穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上,通過第三組分的摻雜或復(fù)合調(diào)節(jié)尖晶石的表面酸堿性,以此作為催化劑載體,實現(xiàn)對特定催化反應(yīng)活性及選擇性的調(diào)控。本文在ZnAl2O4的基礎(chǔ)上進行Mg的摻雜,對固體材料的表面堿性進行調(diào)控,并采用KBH4一步還原法制備得到堿促進的高分散金納米催化劑。通過對苯甲醇無溶劑選擇性氧化性能研究,系統(tǒng)地考察了催化劑的結(jié)構(gòu)與催化活性的關(guān)系。此外,在ZnAl2O4的基礎(chǔ)上進行ZrO2的復(fù)合,對固體材料表面進行酸性位的修飾,并通過沉積沉淀法制備得到酸促進的Cu基納米催化劑,應(yīng)用于生物質(zhì)γ-戊內(nèi)酯的加氫性能研究中。(一)以Mg摻雜的ZnAl2O4材料為載體,通過KBH4還原法負載金,合成了高分散的金催化劑。通過XRD、BET、CO2-TPD、XPS、HRTEM等表征,研究了納米金催化劑的結(jié)構(gòu)與催化性能之間的關(guān)系。結(jié)果表明,高比表面積的催化劑豐富的微介孔有利于反應(yīng)物分子的擴散；表面適量的堿性位有助于和苯甲醇羥基形成醇鹽中間體,有利于活化；同時一價金物種可以吸附反應(yīng)分子,提高反應(yīng)活性。在各因素的協(xié)同作用下,所合成的納米金催化劑可以在溫和且綠色的無溶劑條件下(120℃,0.2 MPa)高效催化苯甲醇氧化生成苯甲醛。(二)以ZrO2/ZnAl2O4復(fù)合材料為載體,通過沉積沉淀法負載銅,合成了高分散的銅基催化劑。經(jīng)過XRD、 BE、 HRTEM、 H2-TPR Py-IR、 NH3-TPD、 XPS等表征,對銅基催化劑的結(jié)構(gòu)及生物質(zhì)加氫性能進行了系統(tǒng)的分析。結(jié)果表明,復(fù)合氧化鋯的高比表面載體對Cu具有良好的分散作用,催化劑表面的Lewis酸、Br(?)nsted酸和一價銅物種的協(xié)同有助于提高反應(yīng)活性。所合成的催化劑在以氫氣為氫源,戊醇為反應(yīng)物及溶劑的條件下,能夠?qū)崿F(xiàn)生物質(zhì)Y-戊內(nèi)酯的高效加氫過程。
【關(guān)鍵詞】：尖晶石 納米金催化劑 苯甲醇 氧化 銅基催化劑 加氫 γ-戊內(nèi)酯 生物質(zhì)
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-15
• 第一章 緒論15-29
• 1.1 尖晶石的研究現(xiàn)狀15-20
• 1.1.1 尖晶石的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)15-16
• 1.1.2 尖晶石的制備方法16-18
• 1.1.2.1 高能機械研磨法16
• 1.1.2.2 固相法16
• 1.1.2.3 共沉淀法16-17
• 1.1.2.4 溶膠-凝膠法17
• 1.1.2.5 水熱法17-18
• 1.1.2.6 微乳液法18
• 1.1.3 尖晶石的廣泛應(yīng)用18-20
• 1.1.3.1 超級電容器中的應(yīng)用18
• 1.1.3.2 催化領(lǐng)域中的應(yīng)用18-19
• 1.1.3.3 磁性材料中的應(yīng)用19
• 1.1.3.4 半導(dǎo)體陶瓷材料中的應(yīng)用19-20
• 1.2 苯甲醛及其制備方法研究20-23
• 1.2.1 苯甲醛的制備方法20-23
• 1.2.1.1 苯甲醇氧化法20-22
• 1.2.1.2 甲苯氧化法22
• 1.2.1.3 芳香酯/酸催化加氫法22-23
• 1.3 生物質(zhì)及生物質(zhì)轉(zhuǎn)化23-24
• 1.3.1 生物質(zhì)與生物質(zhì)能23
• 1.3.2 生物質(zhì)轉(zhuǎn)化23-24
• 1.3.3 生物質(zhì)平臺化合物24
• 1.4 以Γ-戊內(nèi)酯為基礎(chǔ)的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化24-26
• 1.4.1 γ-戊內(nèi)酯的性質(zhì)24
• 1.4.2 合成γ-戊內(nèi)酯的方法24-25
• 1.4.3 γ-戊內(nèi)酯的應(yīng)用25-26
• 1.5 論文研究目的及意義26-27
• 1.6 論文研究內(nèi)容27-29
• 第二章 實驗部分29-33
• 2.1 實驗藥品29
• 2.2 材料的組成、結(jié)構(gòu)及性能表征29-33
• 2.2.1 X射線衍射分析(XRD)29-30
• 2.2.2 高分辨透射電鏡(HRTEM)30
• 2.2.3 氫氣程序升溫還原(H_2-TPR)30
• 2.2.4 CO_2程序升溫脫附(CO_2-TPD)30
• 2.2.5 NH_3程序升溫脫附(NH_3-TPD)30-31
• 2.2.6 等離子發(fā)射光譜儀(ICP-AES)31
• 2.2.7 低溫氮氣物理吸附脫附(BET)31
• 2.2.8 吡啶吸附傅里葉變換原位紅外光譜(Py-IR)31
• 2.2.9 X射線光電子能譜分析(XPS)31-32
• 2.2.10 氣相色譜分析(GC)32
• 2.2.11 CO脈沖化學(xué)吸附32
• 2.2.12 活性Cu表面積及分散度測定32-33
• 第三章 Mg摻雜鋅鋁尖晶石負載高分散金催化劑的制備及苯甲醇氧化性能的研究33-48
• 3.1 前言33
• 3.2 實驗部分33-34
• 3.2.1 尖晶石載體的制備33-34
• 3.2.2 鋅鎂鋁尖晶石負載金催化劑的制備34
• 3.2.3 負載型金催化劑用于苯甲醇選擇性氧化34
• 3.3 結(jié)果與討論34-41
• 3.3.1 XRD表征34-36
• 3.3.2 等溫吸脫附表征36-38
• 3.3.3 HRTEM38-39
• 3.3.4 CO_2-TPD表征39-40
• 3.3.5 XPS表征40-41
• 3.4 催化評價41-46
• 3.5 本章小結(jié)46-48
• 第四章 氧化鋯/鋅鋁尖晶石負載銅基催化劑的制備及生物質(zhì)加氫性能的研究48-64
• 4.1 前言48
• 4.2 實驗部分48-49
• 4.2.1 氧化鋯/鋅鋁尖晶石的制備48-49
• 4.2.2 氧化鋯/鋅鋁尖晶石負載銅催化劑的制備49
• 4.2.3 催化劑用于γ-戊內(nèi)酯轉(zhuǎn)化為戊酸戊酯49
• 4.3 結(jié)果與討論49-59
• 4.3.1 XRD表征49-52
• 4.3.2 等溫吸脫附表征52-55
• 4.3.3 HRTEM55-56
• 4.3.4 H_2-TPR56-57
• 4.3.5 Py-IR與NH_3-TPD57-58
• 4.3.6 XPS與XAES58-59
• 4.4 催化評價59-63
• 4.5 本章小結(jié)63-64
• 第五章 結(jié)論64-66
• 論文創(chuàng)新點66-67
• 參考文獻67-74
• 致謝74-76
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文76-77
• 作者與導(dǎo)師簡介77-78
• 附件78-79

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本文編號：1045674