【摘要】：由于量子尺寸效應,細小的金屬納米粒子具有更多的活性位點,往往表現(xiàn)出更高的催化性能,因此可控負載制備小尺寸的金屬納米粒子成為提高多相催化劑活性的關鍵策略。多孔材料由于具有高的比表面積及孔體積,被人們廣泛的研究與關注,尤其是其特有的孔道結(jié)構(gòu)不僅可以阻止金屬納米粒子發(fā)生團聚,而且可以限制金屬納米粒子的生長,從而調(diào)控納米粒子的尺寸。然而,傳統(tǒng)多孔材料由于制備復雜、穩(wěn)定性差點缺點,不利于制備穩(wěn)定高效的多相催化劑,且化學還原法容易污染金屬納米粒子及堵塞孔道,嚴重影響其催化性能。在此基礎上,本文選用具有高度穩(wěn)定性的HCPs(Hypercrosslinked Polymers)與CTFs(Covalent Triazine Frameworks)材料作為多相催化劑的載體,在不添加任何還原劑的情況下,利用熱還原法可控負載金屬納米粒子,研究微孔孔道結(jié)構(gòu)對金屬納米粒子尺寸及分布的影響,旨在MOPs材料中負載尺寸更小、分布更均勻的金屬納米粒子,以得到高催化活性、高穩(wěn)定性的多相催化劑。本文主要包含以下內(nèi)容:(1)以三苯甲硫醇(TPMT)為反應單體,通過外交聯(lián)劑二甲氧基甲烷(FDA)編織交聯(lián),制備出超交聯(lián)微孔有機聚合物HCP-TPMT,然后在不添加任何還原劑與穩(wěn)定劑的情況下,利用熱還原法負載Au納米粒子。在HCP-TPMT微孔孔道的限域作用下,通過簡單的改變金屬前軀體與HCP-TPMT的負載質(zhì)量比,成功將Au納米粒子的尺寸控制在1.7-5.1 nm范圍內(nèi)。最后測試所得復合材料對4-硝基苯酚(4-NP)的催化還原性能,研究不同Au納米粒子尺寸大小對催化性能的影響。(2)使用不同的反應單體,通過低溫縮聚方法制備出具有不同孔徑分布及可見光吸收能力的CTFs材料;然后利用熱還原法負載Pd納米粒子,研究CTFs孔徑大小對負載Pd納米粒子尺寸的影響;最后通過光催化Suzuki-Miyaua偶聯(lián)反應測試所得復合材料的光催化性能,研究不同Pd納米粒子尺寸大小對催化性能的影響,擴展CTFs材料在光催化領域的應用。
【圖文】：

用于某些定向催化反應中，提高催化選擇性及活性；（2）共價鍵相連的四面體表現(xiàn)出優(yōu)越的熱穩(wěn)定性，適應各種高溫等催化反應條件，且高的穩(wěn)定性有利于劑的循環(huán)再生及重復利用；（3）易引入雜原子，甚至改變骨架單元的構(gòu)建元此產(chǎn)生骨架活性位點，用于單點固體催化劑等。截止目前，微孔分子篩已廣泛于多相催化領域，且逐漸成為多孔催化材料中的重要組成部分[4]。Bekkum 等用沒有鋁摻雜的鈦分子篩在過氧化氫水溶液下催化烯烴環(huán)氧化反應，顯示出較催化活性，其催化活性甚至比得上 TS-1、鈦鋁分子篩、Ti-MCM-41 等多相催，進一步研究表明，這種鈦分子篩對多種烯烴類物質(zhì)均具有較好的催化環(huán)氧化，，催化適應性廣泛。Chen 等[6]也曾報道過在 ZSM-5 微孔分子篩中摻雜鋅離子（Zn2+），這種摻雜后的分子篩具有較好的光催化性能，在日光照射下即可催化甲烷-H 活化反應，其催化選擇性甚至可以達到 99%。研究發(fā)現(xiàn)，Zn+是光催化活性鍵因素，一價鋅離子（Zn+）摻雜的 ZSM-5 分子篩具有更長的價電子壽命，易化甲烷分子的 C-H 鍵。其光催化甲烷 C-H 活化的機理過程如圖 1-1 所示。

用于某些定向催化反應中，提高催化選擇性及活性；（2）共價鍵相連的四面體表現(xiàn)出優(yōu)越的熱穩(wěn)定性，適應各種高溫等催化反應條件，且高的穩(wěn)定性有利于劑的循環(huán)再生及重復利用；（3）易引入雜原子，甚至改變骨架單元的構(gòu)建元此產(chǎn)生骨架活性位點，用于單點固體催化劑等。截止目前，微孔分子篩已廣泛于多相催化領域，且逐漸成為多孔催化材料中的重要組成部分[4]。Bekkum 等用沒有鋁摻雜的鈦分子篩在過氧化氫水溶液下催化烯烴環(huán)氧化反應，顯示出較催化活性，其催化活性甚至比得上 TS-1、鈦鋁分子篩、Ti-MCM-41 等多相催，進一步研究表明，這種鈦分子篩對多種烯烴類物質(zhì)均具有較好的催化環(huán)氧化，催化適應性廣泛。Chen 等[6]也曾報道過在 ZSM-5 微孔分子篩中摻雜鋅離子（Zn2+），這種摻雜后的分子篩具有較好的光催化性能，在日光照射下即可催化甲烷-H 活化反應，其催化選擇性甚至可以達到 99%。研究發(fā)現(xiàn)，Zn+是光催化活性鍵因素，一價鋅離子（Zn+）摻雜的 ZSM-5 分子篩具有更長的價電子壽命，易化甲烷分子的 C-H 鍵。其光催化甲烷 C-H 活化的機理過程如圖 1-1 所示。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O643.36

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