本文關(guān)鍵詞：碳納米管表面含氧官能團(tuán)和雜原子摻雜對(duì)異丙苯催化氧化反應(yīng)的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：碳納米材料具有比表面高、導(dǎo)電性良好、耐腐蝕性強(qiáng)、熱穩(wěn)定性好及易改性等優(yōu)良的物理化學(xué)性質(zhì),可以直接作為催化劑用于各類催化反應(yīng)中,有望替代傳統(tǒng)金屬催化劑廣泛地應(yīng)用于催化領(lǐng)域中。研究表明,納米碳材料的表面性質(zhì)對(duì)其催化性能有很大的影響。本論文以碳納米管為研究對(duì)象,設(shè)計(jì)并制備了具有不同表面官能團(tuán)含量、缺陷和雜原子的碳納米管催化劑,研究其在石油化工中具有重要意義的異丙苯液相自由基氧化反應(yīng)的作用機(jī)制,主要內(nèi)容與結(jié)論如下:(1)采用氣相氧化和液相硝酸氧化兩種方法對(duì)碳納米管表面進(jìn)行含氧官能化,采用多種表征方法對(duì)氧化碳納米管進(jìn)行了系統(tǒng)地表征,同時(shí)對(duì)其催化異丙苯選擇性氧化反應(yīng)的性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。研究表明,氧化碳納米管不利異丙苯催化反應(yīng)的進(jìn)行,催化活性隨氧化程度的增加而降低。在不同溫度下采用惰性氣體處理硝酸氧化的碳納米管可以逐級(jí)脫除表面含氧官能團(tuán),同時(shí)催化劑表面缺陷可得到部分修復(fù),退火處理后氧化碳管催化異丙苯氧化活性可逐步提高。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),碳納米管表面的缺陷對(duì)異丙苯氧化活性無(wú)明顯影響,氧化碳納米管表面含氧基團(tuán)是引起活性降低的主要原因。(2)為了研究氧化碳納米管在異丙苯選擇性氧化反應(yīng)中的作用機(jī)制,在活性良好的商業(yè)碳納米管中加入硝酸氧化的碳納米管,保證其他條件相同情況下,異丙苯轉(zhuǎn)化率從24.06%下降至3.4%。此現(xiàn)象在其他金屬催化劑體系中同樣存在,CuO粉末作催化劑加氧化碳納米管后異丙苯的轉(zhuǎn)化率也由27%降到6.71%,說(shuō)明在液相自由基反應(yīng)中,碳納米管表面氧官能團(tuán)引起活性降低的主要作用機(jī)制是,氧化的碳納米管充當(dāng)自由基淬滅劑,捕獲反應(yīng)過程中產(chǎn)生的自由基中間產(chǎn)物,抑制自由基鏈的傳遞,從而降低催化活性。(3)采用CVD法、直接熱分解法和水熱法分別制備了摻雜(N、P)碳納米管,對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)的表征,并以此為催化劑考察了它們對(duì)異丙苯催化氧化活性的影響。實(shí)驗(yàn)表明,采用任何一種方法得到的氮摻雜碳納米管均比沒有摻雜的碳納米管獲得更好的異丙苯反應(yīng)活性;而磷摻雜碳納米管不利于異丙苯液相選擇性氧化反應(yīng)的進(jìn)行,且催化活性隨磷含量的增加而降低。此外,不論采用CVD法還是直接熱分解法制備N,P共摻雜的碳納米管,其異丙苯催化氧化的活性都比氮摻雜碳納米管的低,可能是因?yàn)榱自影霃奖忍荚哟蠛芏?磷原子摻雜破壞了碳納米管石墨結(jié)構(gòu)的完整性,降低碳管的導(dǎo)電性和電子流動(dòng)性,在一定程度上抑制了電子轉(zhuǎn)移能力,從而導(dǎo)致催化活性下降。
【關(guān)鍵詞】：碳納米管 氧官能團(tuán) 非金屬摻雜 異丙苯 催化氧化
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB383.1;O613.71
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-27
• 1.1 引言11-12
• 1.2 納米碳材料的表面功能化12-18
• 1.2.1 物理改性12-13
• 1.2.2 化學(xué)改性13-17
• 1.2.2.1 液相氧化方法13-15
• 1.2.2.2 氣相氧化方法15-16
• 1.2.2.3 等離子體氧化法16-17
• 1.2.3 碳材料表面雜原子（氮、磷、硼）摻雜的研究進(jìn)展17-18
• 1.3 碳材料表面基團(tuán)和缺陷對(duì)催化活性影響的研究現(xiàn)狀18-24
• 1.3.1 烴類氧化脫氫反應(yīng)18-20
• 1.3.2 液相氧化反應(yīng)20-23
• 1.3.3 水中污染物降解23-24
• 1.3.4 其他化學(xué)品的合成24
• 1.4 碳材料表面含氧官能團(tuán)作為自由基捕獲劑的研究進(jìn)展24-25
• 1.5 本課題的研究思路和主要內(nèi)容25-27
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料與分析方法27-33
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器27-28
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑27-28
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器28
• 2.2 催化劑表征方法28-30
• 2.2.1 低溫N_2吸附比表面積分析（BET）28
• 2.2.2 x射線光電子能譜（XPS）28-29
• 2.2.3 拉曼光譜表征（Raman）29
• 2.2.4 掃描電子顯微鏡（SEM）29
• 2.2.5 透射電子顯微鏡（TEM）29
• 2.2.6 熱重分析（TG）29
• 2.2.7 能量散射譜（EDS）29-30
• 2.3 異丙苯催化氧化反應(yīng)的過程和產(chǎn)物分析30-33
• 2.3.1 異丙苯氧化實(shí)驗(yàn)過程30
• 2.3.2 反應(yīng)產(chǎn)物的定性定量分析過程30-33
• 第三章 碳納米管表面含氧官能團(tuán)對(duì)異丙苯液相氧化反應(yīng)作用機(jī)制的研究33-51
• 3.1 引言33-34
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分34-35
• 3.3 結(jié)果與討論35-50
• 3.3.1 氧化碳納米管的表征與催化性能測(cè)試35-46
• 3.3.2 表面含氧基團(tuán)對(duì)異丙苯自由基反應(yīng)作用機(jī)制的討論46-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 第四章 雜原子摻雜碳納米管的制備、表征及異丙苯液相氧化性能研究51-68
• 4.1 引言51
• 4.2 摻雜碳納米管的制備51-53
• 4.2.1 磷摻雜碳納米管的制備51-52
• 4.2.2 氮摻雜碳納米管的制備52
• 4.2.3 磷氮共摻雜碳納米管的制備52-53
• 4.3 摻雜碳納米管的表征53-63
• 4.3.1 摻雜碳納米管的結(jié)構(gòu)表征53-56
• 4.3.2 摻雜碳納米管成分和含量的表征56-60
• 4.3.3 摻雜碳納米管的比表面積（BET）表征60-61
• 4.3.4 摻雜碳納米管的Raman分析61-63
• 4.4 雜原子修飾碳納米管對(duì)異丙苯催化氧化性能測(cè)試63-67
• 4.4.1 CVD法制備摻雜碳納米管的催化性能測(cè)試63-65
• 4.4.2 熱分解法制備摻雜碳納米管的催化性能測(cè)試65-66
• 4.4.3 水熱法制備摻雜碳納米管的催化性能測(cè)試66-67
• 4.5 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-70
• 參考文獻(xiàn)70-85
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果85-86
• 致謝86-87
• 附件87

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 張玉龍;蔣鑫;夏瑋;張文清;;調(diào)控博物館微環(huán)境的新型甲醛吸附劑的研制[J];環(huán)境工程;2012年06期

2 高曉明;付峰;武玉飛;張理平;李穩(wěn)宏;;Co-BiVO_4光催化劑的制備及其用于光催化氧化噻吩[J];無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào);2012年10期

  本文關(guān)鍵詞：碳納米管表面含氧官能團(tuán)和雜原子摻雜對(duì)異丙苯催化氧化反應(yīng)的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號(hào)：394952