發(fā)布時(shí)間：2017-10-17 00:09

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

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【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(wú)機(jī)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(lái),在超級(jí)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(duì)傳統(tǒng)方法制備尖晶石材料過(guò)程中容易出現(xiàn)反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、耗能大、容易引進(jìn)雜質(zhì)及分散度較差等問(wèn)題,本文發(fā)展了一種工藝簡(jiǎn)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(guò)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(jìn)行Mg的摻雜,對(duì)固體材料的表面堿性進(jìn)行調(diào)控,并采用KBH4一步還原法制備得到堿促進(jìn)的高分散金納米催化劑。通過(guò)對(duì)苯甲醇無(wú)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(jìn)行ZrO2的復(fù)合,對(duì)固體材料表面進(jìn)行酸性位的修飾,并通過(guò)沉積沉淀法制備得到酸促進(jìn)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(guò)KBH4還原法負(fù)載金,合成了高分散的金催化劑。通過(guò)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(kuò)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(shí)一價(jià)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(wú)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(guò)沉積沉淀法負(fù)載銅,合成了高分散的銅基催化劑。經(jīng)過(guò)XRD、 BE、 HRTEM、 H2-TPR Py-IR、 NH3-TPD、 XPS等表征,對(duì)銅基催化劑的結(jié)構(gòu)及生物質(zhì)加氫性能進(jìn)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(duì)Cu具有良好的分散作用,催化劑表面的Lewis酸、Br(?)nsted酸和一價(jià)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(guò)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：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(jī)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(jí)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(tái)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?jī)?nèi)容27-29
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分29-33
• 2.1 實(shí)驗(yàn)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(xiàn)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?dú)馕锢砦矫摳?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(xiàn)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(cè)定32-33
• 第三章 Mg摻雜鋅鋁尖晶石負(fù)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(shí)驗(yàn)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(fù)載金催化劑的制備34
• 3.2.3 負(fù)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(píng)價(jià)41-46
• 3.5 本章小結(jié)46-48
• 第四章 氧化鋯/鋅鋁尖晶石負(fù)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(shí)驗(yàn)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(fù)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(píng)價(jià)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(diǎn)66-67
• 參考文獻(xiàn)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(jiǎn)介77-78
• 附件78-79

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本文編號(hào)：1045674