非均相催化劑由于在反應(yīng)體系中易分離、可循環(huán)利用的特點備受化學(xué)工作者青睞,多孔雜原子摻雜碳基材料在多相催化反應(yīng)中的研究已成為當(dāng)前研究熱點。本論文分兩個部分對負(fù)載過渡金屬和無金屬負(fù)載的多孔氮摻雜碳材料在亞胺的合成方面進行了催化性能的探究。主要內(nèi)容如下:1、合成制備了具有較大比表面積、強磁性的多孔氮摻雜碳材料負(fù)載鐵銅納米顆粒催化劑并研究了催化劑對無溶劑條件下亞胺合成反應(yīng)以及在水合肼存在下對硝基苯還原反應(yīng)的催化性能。實驗結(jié)果表明,在最優(yōu)反應(yīng)條件下這兩種反應(yīng)的收率均超過99.9%。此外,研究了該催化劑中金屬顆粒和碳氮材料對亞胺合成反應(yīng)的協(xié)同效應(yīng)以及催化劑的活性位點。同時,這種催化劑可以通過外部磁力輕易地與反應(yīng)系統(tǒng)分離,并且至少可以進行4次的循環(huán)利用。2、設(shè)計了一種無金屬負(fù)載的多孔氮摻雜碳材料催化劑。我們利用廉價的三聚氰胺和3-氨基酚為原料成功制備出了碳納米微球前驅(qū)體,并將其在特定溫度下焙燒得到介孔氮雜碳材料（NC）并應(yīng)用于一級胺的自氧化偶聯(lián)反應(yīng)。結(jié)果表明反應(yīng)中產(chǎn)物收率超過90%,催化劑循環(huán)了至少7次活性沒有下降,其催化性能可與金屬催化劑相比。動力學(xué)研究表明,由一級胺直接合成亞胺的表觀活化能為67... 

【文章來源】：蘭州大學(xué)甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

（a）利用間苯二酚與甲醛的界面溶膠-凝膠涂層法制備N摻雜碳中空微球的制備流程圖；（b）利用Stober法制得SiO2微球膠體的TEM表征；（c），（d）核殼結(jié)構(gòu)SiO2@N-RF的FESEM與TEM表征；（e），（f）N摻雜碳中空微球的FESEM與TEM表征[31]

蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文多孔氮摻雜碳基催化劑的制備及其應(yīng)用研究3要特點為軟模板的形態(tài)具有多樣性、容易構(gòu)筑、不需要復(fù)雜的設(shè)備，如圖1-2[32]以共聚物F127為模板得到具有極高熱穩(wěn)定性的介孔碳材料。但是相比硬模板，軟模板結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較差。硬模板主要是通過共價鍵維系的剛性模板如多孔硅、分子篩、金屬模板、碳納米管等來控制納米材料的大小和形貌，如圖1-3[33]。但由于硬模板的結(jié)構(gòu)相對簡單，所以通常用該方法制備合成的納米材料形貌變化不是太大。圖1-2以F-127為軟模板合成介孔碳[32]。圖1-3以硬模板法合成介孔碳[33]。1.2.3介孔碳材料在催化領(lǐng)域的應(yīng)用介孔碳材料由于其比表面積大、水熱穩(wěn)定性高、強疏水親油性以及經(jīng)濟耐用性在化工生產(chǎn)及實驗室基礎(chǔ)研究中占據(jù)著很重要的地位，同時也是研究領(lǐng)域的熱點。目前，介孔碳材料既可以獨自作為非均相催化劑又能夠充當(dāng)載體制備納米級金屬催化劑廣泛應(yīng)用于加氫反應(yīng)（加氫脫硫、苯加氫、硝基苯加氫、醛加氫、腈加氫）、氧化反應(yīng)（醇氧化、氧化脫硫、CO氧化反應(yīng)）、酯化反應(yīng)、烷基化反應(yīng)、偶聯(lián)反應(yīng)（鹵代苯偶聯(lián)反應(yīng)、Suzuki-Miyaura碳-碳偶聯(lián)反應(yīng)）、水解反應(yīng)等[34-45]。Saleh等人探究了負(fù)載MoCo的沸石/活性炭催化劑中組分碳對加氫脫硫活性的影響[34]。通過制備的一系列負(fù)載在沸石載體上的鈷和鉬催化劑，再以不同重量百分比的活性炭（AC）進行修飾。結(jié)果表明Co、Mo納米顆粒的負(fù)載以及碳的修飾對沸石的晶格影響很大，但是在碳的重量百分?jǐn)?shù)很低的情況下修飾載體很大程度上保留了結(jié)構(gòu)結(jié)晶度。碳在沸石載體上的最佳負(fù)載可提供均勻的介孔結(jié)構(gòu)、適度的酸度以及在碳修飾沸石負(fù)載MoCo的催化劑中具有更好的活性金屬分散性使其在模型燃料的加氫脫硫具有更高轉(zhuǎn)化率。Yang課題組研究了封裝于碳納米管中的鎳對苯加氫反?

蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文多孔氮摻雜碳基催化劑的制備及其應(yīng)用研究3要特點為軟模板的形態(tài)具有多樣性、容易構(gòu)筑、不需要復(fù)雜的設(shè)備，如圖1-2[32]以共聚物F127為模板得到具有極高熱穩(wěn)定性的介孔碳材料。但是相比硬模板，軟模板結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較差。硬模板主要是通過共價鍵維系的剛性模板如多孔硅、分子篩、金屬模板、碳納米管等來控制納米材料的大小和形貌，如圖1-3[33]。但由于硬模板的結(jié)構(gòu)相對簡單，所以通常用該方法制備合成的納米材料形貌變化不是太大。圖1-2以F-127為軟模板合成介孔碳[32]。圖1-3以硬模板法合成介孔碳[33]。1.2.3介孔碳材料在催化領(lǐng)域的應(yīng)用介孔碳材料由于其比表面積大、水熱穩(wěn)定性高、強疏水親油性以及經(jīng)濟耐用性在化工生產(chǎn)及實驗室基礎(chǔ)研究中占據(jù)著很重要的地位，同時也是研究領(lǐng)域的熱點。目前，介孔碳材料既可以獨自作為非均相催化劑又能夠充當(dāng)載體制備納米級金屬催化劑廣泛應(yīng)用于加氫反應(yīng)（加氫脫硫、苯加氫、硝基苯加氫、醛加氫、腈加氫）、氧化反應(yīng)（醇氧化、氧化脫硫、CO氧化反應(yīng)）、酯化反應(yīng)、烷基化反應(yīng)、偶聯(lián)反應(yīng)（鹵代苯偶聯(lián)反應(yīng)、Suzuki-Miyaura碳-碳偶聯(lián)反應(yīng)）、水解反應(yīng)等[34-45]。Saleh等人探究了負(fù)載MoCo的沸石/活性炭催化劑中組分碳對加氫脫硫活性的影響[34]。通過制備的一系列負(fù)載在沸石載體上的鈷和鉬催化劑，再以不同重量百分比的活性炭（AC）進行修飾。結(jié)果表明Co、Mo納米顆粒的負(fù)載以及碳的修飾對沸石的晶格影響很大，但是在碳的重量百分?jǐn)?shù)很低的情況下修飾載體很大程度上保留了結(jié)構(gòu)結(jié)晶度。碳在沸石載體上的最佳負(fù)載可提供均勻的介孔結(jié)構(gòu)、適度的酸度以及在碳修飾沸石負(fù)載MoCo的催化劑中具有更好的活性金屬分散性使其在模型燃料的加氫脫硫具有更高轉(zhuǎn)化率。Yang課題組研究了封裝于碳納米管中的鎳對苯加氫反?


本文編號：3140295