以TiO 2 /KIT-6為載體的催化劑制備及其光催化苯甲醇氧化和胺化反應的研究
發(fā)布時間：2022-01-02 22:08
由于Au納米粒子具有表面等離子共振（SPR）效應,可以吸收和利用可見光,常被用作光催化劑,尤其是對催化氧化反應,具有很高的催化活性。本文選用TiO2修飾的KIT-6作為載體,制備出一系列不同Au負載量的催化劑 Au/TiO2/KIT-6,并通過 TEM、XRD、SAXS、UV-visDRS、XPS 和 BET等手段,對催化劑的形貌、結構和價態(tài)等性質進行了表征,最后把催化劑應用于苯甲醇選擇性氧化為苯甲醛以及苯甲醇和苯胺選擇性合成亞胺的反應,考察了該催化劑的光催化活性。本文的研究內容和結果如下:（1）以HAuCl4·3H20為前驅體,用NaBH4還原法制備出Au/TiO2/KIT-6催化劑,經UV-visDRS表征發(fā)現(xiàn),催化劑Au/TiO2/KIT-6在可見區(qū)有一個強而寬的吸收峰,TEM結果表明Au納米粒子的大小均勻,平均粒徑為4.03nm,分散性良好,以球形顆粒的形式均勻分布在KIT-6的表面以及孔道內,并通過XPS測試發(fā)現(xiàn),該催化劑中的Au以金屬態(tài)的形式存在;（2）把催化劑Au...
【文章來源】：內蒙古大學內蒙古自治區(qū) 211工程院校
【文章頁數(shù)】：115 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．１表面等離子金屬（Ａｕ、Ａｇ或Ｃｕ）在可見光激發(fā)下的反應機理??
用于還原反應。Ｈｕａｉｙｏｎｇ?Ｚｈｕ課題組［５２］利用還原法制備了?Ａｕ、Ｃｕ合金催化劑??Ａｉ＾Ｃｕｏ＾ＺｒＣｈ，在該催化劑中，少量Ｃｕ的加入可改變硝基苯選擇性還原成苯胺的反應路徑。??傳統(tǒng)Ａｕ納米粒子催化劑催化該反應是通過Ｈａｂｅｒ的偶聯(lián)路徑［明完成的，如圖１．３（ａ）所示，在??反應過程中會有中間產物亞硝基苯的產生，但是，在Ａｕ、Ｃｕ雙金屬納米粒子催化劑的作用??下，該反應的路徑發(fā)生了變化，反應過程中并沒有檢測到亞硝基苯的存在，因此，如圖１．３（ｂ）??所示，該反應路徑是通過氧化偶氮基—偶氮—氫偶氮基—苯胺這一過程實現(xiàn)了對硝基苯的還??原，這一過程大大降低了副產物的生成，使得生成苯胺的選擇性顯著提高。??：（ａ）?，?Ｎ〇ｉ?ｊ?｜—？?＾＾－ＮＯ—＂－＾＾－ＮＨＯＨ??ｊ?Ｄｉｒｅｃｔ?ｒｏｕｔｅ?Ｎｉｔｒｏ?Ｃｏｕｐｌｉｎｇ?ｒｏｕｔｅ?ｊ?１?匕＾?ｉ?３??？?６?ｊ?Ａｕ－Ｃｕ?ａｌｌｏｙ?ＮｐＪ?｜?Ａｕ?ＮＰｓ??ｊ?ｊ??！?［?１?！?｜??一??＼＝－＇?ＮＭＨｙｄｒ？ｏ?！?八！?ｎ??Ｌ?ｊ?１?■?ｔ?＾?ｗ?？???圖１．３稍基苯還原成苯胺的反應路徑（ａ）?Ｈａｂｅｒ路徑，（ｂ）?Ａｕ、Ｃｕ雙金屬催化路徑：??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｔｈｅ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｐａＵｉｗａｙｓ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｎｉｔｒｏｂｅｎｚｅｎｅ?（ａ）Ｈａｂ
圖２．３不同催化劑的ＳＡＸＳ光譜??Ｆｉｇｕｒｅ?２．３?ＳＡＸＳ?ｐａｔｔｅｒｎｓ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｃａｔａｌｙｓｔｓ??圖２．３為不同催化劑的ＳＡＸＳ圖譜，由圖（ａ）可知，ＫＩＴ－６在２０為０．９１°處有較強的衍射峰，??在１．５°附近只有較弱的衍射峰，這兩處衍射峰分別對應于ＫＩＴ－６的（２１１）和（４００）晶面，??可以被認定Ｉａ３ｄ空間群的三維雙連續(xù)立方結構的存在。此外，從圖中還可以看出，當ＫＩＴ－６??被ＴｉＣｈ修飾或者制成催化劑Ａｕ／Ｔｉ０２／ＫＩＴ－６（５°／。）和Ａｕ／ＫＩＴ－６（５°／。）時，ＫＩＴ－６的特征衍射峰仍??存在，說明ＫＩＴ－６的結構穩(wěn)定性較好，當被用作載體負載金屬納米粒子后，其結構沒有發(fā)生??變化。圖（ｂ）是不同Ａｕ負載量催化劑的ＳＡＸＳ圖譜，從圖中可以看出，雖然Ａｕ的負載量不??同，但是載體的特征衍射峰較為明顯，說明載體的結構仍然完整，只是該峰發(fā)生了輕微的偏??移，當Ａｕ納米粒子的負載量為２％、４％和６％時，衍射峰對應的２０均為０．９８°，當負載量為??３％和５％時
【參考文獻】：
期刊論文
[1]CO2 methanation over TiO2–Al2O3 binary oxides supported Ru catalysts[J]. Jinghua Xu,Qingquan Lin,Xiong Su,Hongmin Duan,Haoran Geng,Yanqiang Huang. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2016(01)
[2]納米二氧化鈰催化制備亞胺（英文）[J]. 張志鑫,王業(yè)紅,王敏,呂建民,李利花,張哲,李名潤,蔣景陽,王峰. 催化學報. 2015(09)
[3]溫和條件下釩催化氧化胺、醇和胺直接合成亞胺(英文)[J]. 王連月,陳波,任蘭會,張恒耘,呂迎,高爽. 催化學報. 2015(01)
本文編號：3564965
【文章來源】：內蒙古大學內蒙古自治區(qū) 211工程院校
【文章頁數(shù)】：115 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．１表面等離子金屬（Ａｕ、Ａｇ或Ｃｕ）在可見光激發(fā)下的反應機理??
用于還原反應。Ｈｕａｉｙｏｎｇ?Ｚｈｕ課題組［５２］利用還原法制備了?Ａｕ、Ｃｕ合金催化劑??Ａｉ＾Ｃｕｏ＾ＺｒＣｈ，在該催化劑中，少量Ｃｕ的加入可改變硝基苯選擇性還原成苯胺的反應路徑。??傳統(tǒng)Ａｕ納米粒子催化劑催化該反應是通過Ｈａｂｅｒ的偶聯(lián)路徑［明完成的，如圖１．３（ａ）所示，在??反應過程中會有中間產物亞硝基苯的產生，但是，在Ａｕ、Ｃｕ雙金屬納米粒子催化劑的作用??下，該反應的路徑發(fā)生了變化，反應過程中并沒有檢測到亞硝基苯的存在，因此，如圖１．３（ｂ）??所示，該反應路徑是通過氧化偶氮基—偶氮—氫偶氮基—苯胺這一過程實現(xiàn)了對硝基苯的還??原，這一過程大大降低了副產物的生成，使得生成苯胺的選擇性顯著提高。??：（ａ）?，?Ｎ〇ｉ?ｊ?｜—？?＾＾－ＮＯ—＂－＾＾－ＮＨＯＨ??ｊ?Ｄｉｒｅｃｔ?ｒｏｕｔｅ?Ｎｉｔｒｏ?Ｃｏｕｐｌｉｎｇ?ｒｏｕｔｅ?ｊ?１?匕＾?ｉ?３??？?６?ｊ?Ａｕ－Ｃｕ?ａｌｌｏｙ?ＮｐＪ?｜?Ａｕ?ＮＰｓ??ｊ?ｊ??！?［?１?！?｜??一??＼＝－＇?ＮＭＨｙｄｒ？ｏ?！?八！?ｎ??Ｌ?ｊ?１?■?ｔ?＾?ｗ?？???圖１．３稍基苯還原成苯胺的反應路徑（ａ）?Ｈａｂｅｒ路徑，（ｂ）?Ａｕ、Ｃｕ雙金屬催化路徑：??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｔｈｅ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｐａＵｉｗａｙｓ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｎｉｔｒｏｂｅｎｚｅｎｅ?（ａ）Ｈａｂ
圖２．３不同催化劑的ＳＡＸＳ光譜??Ｆｉｇｕｒｅ?２．３?ＳＡＸＳ?ｐａｔｔｅｒｎｓ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｃａｔａｌｙｓｔｓ??圖２．３為不同催化劑的ＳＡＸＳ圖譜，由圖（ａ）可知，ＫＩＴ－６在２０為０．９１°處有較強的衍射峰，??在１．５°附近只有較弱的衍射峰，這兩處衍射峰分別對應于ＫＩＴ－６的（２１１）和（４００）晶面，??可以被認定Ｉａ３ｄ空間群的三維雙連續(xù)立方結構的存在。此外，從圖中還可以看出，當ＫＩＴ－６??被ＴｉＣｈ修飾或者制成催化劑Ａｕ／Ｔｉ０２／ＫＩＴ－６（５°／。）和Ａｕ／ＫＩＴ－６（５°／。）時，ＫＩＴ－６的特征衍射峰仍??存在，說明ＫＩＴ－６的結構穩(wěn)定性較好，當被用作載體負載金屬納米粒子后，其結構沒有發(fā)生??變化。圖（ｂ）是不同Ａｕ負載量催化劑的ＳＡＸＳ圖譜，從圖中可以看出，雖然Ａｕ的負載量不??同，但是載體的特征衍射峰較為明顯，說明載體的結構仍然完整，只是該峰發(fā)生了輕微的偏??移，當Ａｕ納米粒子的負載量為２％、４％和６％時，衍射峰對應的２０均為０．９８°，當負載量為??３％和５％時
【參考文獻】：
期刊論文
[1]CO2 methanation over TiO2–Al2O3 binary oxides supported Ru catalysts[J]. Jinghua Xu,Qingquan Lin,Xiong Su,Hongmin Duan,Haoran Geng,Yanqiang Huang. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2016(01)
[2]納米二氧化鈰催化制備亞胺（英文）[J]. 張志鑫,王業(yè)紅,王敏,呂建民,李利花,張哲,李名潤,蔣景陽,王峰. 催化學報. 2015(09)
[3]溫和條件下釩催化氧化胺、醇和胺直接合成亞胺(英文)[J]. 王連月,陳波,任蘭會,張恒耘,呂迎,高爽. 催化學報. 2015(01)
本文編號：3564965
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