本文關(guān)鍵詞：金屬有機(jī)骨架衍生Ni基材料催化烷烴選擇氧化（英文）

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【摘要】：N摻雜碳基納米材料由于具有高穩(wěn)定性、良好的導(dǎo)電性、較大的孔體積和比表面積等特點(diǎn)而受到了國(guó)內(nèi)外廣泛的關(guān)注,在氣體吸附、催化、電化學(xué)以及燃料電池等許多領(lǐng)域表現(xiàn)出潛在應(yīng)用價(jià)值.N摻雜碳材料的制備主要采用兩種方法,即后合成法和原位合成法.后合成法是指采用含N化合物(如尿素等)對(duì)已合成的碳材料進(jìn)行處理,但所制材料中N含量往往偏低,且N活性位不夠穩(wěn)定.要得到N含量較高且穩(wěn)定的N摻雜碳材料常常采用原位合成法,即以富氮前體作為模板,在熱解過(guò)程中N原位嵌入碳納米材料中,因而具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,N含量豐富等優(yōu)點(diǎn).金屬有機(jī)骨架(MOFs)材料是一種新型的類沸石類多孔材料,是由金屬離子和有機(jī)配體通過(guò)配位鍵鍵合而成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu).該類材料具有較高的孔隙率和比表面積以及結(jié)構(gòu)可調(diào)控性等特點(diǎn).通過(guò)調(diào)節(jié)金屬中心和配體種類,引入含N配體,可以得到不同類型的含N的MOFs.此外,含N的MOFs在一定溫度下熱解能有效減少N元素的流失,因此,MOFs是一類優(yōu)秀的用于制備N摻雜碳基納米材料的模板材料.近年來(lái),以含N的金屬有機(jī)骨架材料為模板,通過(guò)簡(jiǎn)單熱解一步合成N摻雜碳基納米催化劑,已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一.本文在惰性氣氛中采用直接熱解Ni基MOF方法制備了N摻雜C包裹的Ni納米顆粒,并利用X射線粉末衍射(PXRD)、N2吸附脫附、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、原子吸收光譜(AAS)、X射線光電子能譜(XPS)等對(duì)該復(fù)合材料的組成和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征.PXRD測(cè)試結(jié)果表明,經(jīng)過(guò)熱解,催化劑中出現(xiàn)了大量的金屬Ni粒子,說(shuō)明Ni-MOF中的Ni~(2+)離子在熱解過(guò)程中被原位還原成了Ni納米顆粒.N2吸附脫附結(jié)果表明,熱解前的Ni-MOF結(jié)構(gòu)中只存在微孔結(jié)構(gòu),但是熱解Ni@C-N材料中生成了大量的介孔或大孔結(jié)構(gòu),從而有利于反應(yīng)底物與催化劑活性位點(diǎn)的接觸.SEM結(jié)果表明,在較低的溫度下熱解,催化劑可以保持MOFs原來(lái)的構(gòu)型,且結(jié)構(gòu)疏松多孔;而在較高的溫度下熱解,如800℃℃,將有大量的碳納米管生成.TEM結(jié)果表明,隨著熱解溫度升高,催化劑中Ni納米顆粒逐漸增大.從HRTEM測(cè)試結(jié)果可以清晰看出,高溫?zé)峤鈺r(shí)有石墨烯結(jié)構(gòu)生成,并且生成的Ni納米顆粒原位嵌入了石墨烯結(jié)構(gòu)中,因而有利于Ni納米顆粒的分散,從而提高催化劑的活性.XPS結(jié)果進(jìn)一步證明,熱解過(guò)程中,Ni~(2+)被原位還原成了零價(jià)的Ni納米粒子,此外,N 1s譜圖也進(jìn)一步證明N在熱解過(guò)程中原位嵌入了生成的石墨烯結(jié)構(gòu)中.隨后,以乙基苯選擇性氧化為模型反應(yīng),測(cè)試了Ni@C-N材料的催化活性.結(jié)果表明,該材料在烷烴選擇氧化反應(yīng)中表現(xiàn)出很高的催化活性和選擇性,尤其是Ni@C-N-900-8h,在溫和的反應(yīng)條件下,可有效催化一系列飽和烷烴的選擇氧化,獲得很高的氧化產(chǎn)物收率,且重復(fù)利用多次后其活性和選擇性沒(méi)有明顯的下降.
【作者單位】： 華南理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院制漿造紙工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【關(guān)鍵詞】： 鎳 納米粒子 金屬有機(jī)骨架 烷烴 氧化 多相催化
【基金】：supported by the National Natural Science Foundation of China (21322606,21436005,21576095) the State Key Laboratory of Pulp and Paper Engineering (2015TS03) the Doctoral Fund of Ministry of Education of China (20120172110012) Fundamental Research Funds for the Central Universities (2015ZP002,2015PT004) Guangdong Natural Science Foundation (2013B090500027)~~
【分類號(hào)】：O643.36;O627
【正文快照】： 1. Introduction hexane oxidation needs careful control (at conversions of 5% with 75% 80% selectivity to KA oil) to prevent the production The selective partial oxidation of alkanes is an important of excessive amounts of byproducts owing to over ox

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