本文關(guān)鍵詞：鎳鋁類水滑石的轉(zhuǎn)化形成及其催化性能研究

  更多相關(guān)文章： 勃姆石 形成過程 鎳鋁類水滑石 六次甲基四胺熱解 催化 L酸位

【摘要】：盡管現(xiàn)今已經(jīng)調(diào)控制備了大量具有不同組成結(jié)構(gòu)的類水滑石材料,但人們對(duì)其形成過程的了解和認(rèn)識(shí)還相當(dāng)有限,甚至存在一定的分歧,為了能調(diào)控制備擁有特定性能的類水滑石材料,正確理解其形成過程非常重要。類水滑石作為酸堿雙功能催化劑,其表面豐富羥基可提供大量堿性活性位的事實(shí)已被廣泛接受,但其酸催化活性位的確切來源因受制備過程的影響較大而通常需具體探索。本論文以上述現(xiàn)狀為研究背景,采用六次甲基四胺(HMT)水熱分解法對(duì)Ni Al-LDHs的形成過程做了系統(tǒng)的研究,在對(duì)制備樣品詳細(xì)表征基礎(chǔ)上重點(diǎn)關(guān)注其催化性能,以期探明其催化活性位的可能來源。具體研究?jī)?nèi)容及其主要結(jié)果如下:1.系統(tǒng)研究不同合成環(huán)境中Ni Al-LDHs的轉(zhuǎn)化形成過程:控制c(Ni~（2+）)分別為0.5mol/L、0.2mol/L、0.1mol/L,同時(shí)改變n(Ni~（2+）)/n(Al~（3+）)和體系中n(NO-3)/n(HMT)比例,控制n(Ni~（2+）)/n(Al~（3+）)分別為1:2,1:1,3:1,n(NO-3)/n(HMT)分別為8:1,3:1,1:1,通過XRD、FT-IR、BET、XPS、SEM等表征手段揭示出Ni Al-LDHs是由具有相似層狀結(jié)構(gòu)的Al OOH逐漸轉(zhuǎn)變而成。具體為:(1)選定c(Ni~（2+）)為0.5mol/L,水熱時(shí)間為12h:當(dāng)n(NO-3)/n(HMT)=8:1時(shí),n(Ni~（2+）)/n(Al~（3+）)=1:2形成純相Al OOH,當(dāng)n(Ni~（2+）)/n(Al~（3+）)=1:1時(shí)物相為Al OOH與Ni Al-NO_3-LDH兩相共存,只有n(Ni~（2+）)/n(Al~（3+）)=3:1時(shí),才可以完全形成Ni Al-NO_3-LDH;當(dāng)n(NO-3)/n(HMT)=3:1和1:1時(shí),n(Ni~（2+）)/n(Al~（3+）)=1:2和1:1時(shí)形成產(chǎn)物為Al OOH與Ni Al-CO_3-LDH兩相共存,而當(dāng)n(Ni~（2+）)/n(Al~（3+）)=3:1時(shí)卻可完全形成Ni Al-CO_3-LDH,說明堿性合成體系更有利于形成Ni Al-LDHs。改變Ni~（2+）的起始濃度,控制c(Ni~（2+）)分別為0.2mol/L,0.1mol/L時(shí),發(fā)現(xiàn)盡管Ni~（2+）起始濃度變化很大,但它對(duì)物相合成過程沒有太大影響,合成物相的規(guī)律與c(Ni~（2+）)為0.5mol/L時(shí)相似。(2)選定n(Ni~（2+）)/n(Al~（3+）)=3:1通過控制水熱時(shí)間可揭示出合成體系下Ni Al-LDHs是在Al OOH基礎(chǔ)上逐漸轉(zhuǎn)化而形成的。其具體形成過程可分為以下幾個(gè)階段:HMT水熱分解、Al OOH相的形成、Ni~（2+）的進(jìn)入、陰離子的插層、片的疊加、Ni Al-LDHs的形成。而且?guī)讉�(gè)階段中,Ni~（2+）進(jìn)入Al OOH的層板是Ni Al-LDHs形成的最關(guān)鍵步驟。選用c(Ni~（2+）)=0.5mol/L時(shí)制備得到的Ni Al-NO_3-LDH和Ni Al-CO_3-LDH為研究對(duì)象,通過比較二者的層間距、比表面積、元素組成、熱解行為、表面形貌等方面發(fā)現(xiàn)Ni Al-CO_3-LDH比Ni Al-NO_3-LDH具有更大的比表面積和較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)組成。2.系統(tǒng)研究六次甲基四胺(HMT)熱解法制備Al OOH的合成過程,詳細(xì)考察合成體系n(NO-3)/n(HMT)的比例對(duì)所得產(chǎn)物結(jié)構(gòu)形貌的影響。XRD、FT-IR、TG-DTG、SEM、TEM等表征手段說明調(diào)控合成n(NO-3)/n(HMT)的比例可以制備出結(jié)構(gòu)和形貌不同的Al OOH。3.以苯甲醛與乙醇一步催化合成安息香乙醚為探針反應(yīng)評(píng)價(jià)Al OOH、Ni Al-NO_3-LDH、Ni Al-CO_3-LDH的催化性能,評(píng)選出優(yōu)勢(shì)催化劑,進(jìn)一步借助XPS、EXAFS、ESR等分析手段對(duì)優(yōu)勢(shì)催化劑微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的表征,在明晰催化差異的基礎(chǔ)上探索優(yōu)勢(shì)催化劑具有活性的主要因素,揭示有效催化活性中心的可能來源。催化活性評(píng)價(jià)結(jié)果表明,在苯甲醛與乙醇的反應(yīng)體系中,應(yīng)用HMT熱解法制備的催化劑Ni Al-NO_3-LDH、Al OOH能夠催化苯甲醛和乙醇生成安息香乙醚,但Ni Al-NO_3-LDH的催化活性要明顯高于單一氫氧化物Al OOH,這預(yù)示著層板Ni與Al應(yīng)該存有明顯的金屬離子協(xié)同效應(yīng)。其中當(dāng)c(Ni~（2+）)=0.5mol/L時(shí)制備得到的Ni Al-NO_3-LDH催化活性最大,適宜條件下苯甲醛的平衡轉(zhuǎn)化率可達(dá)79.8%,選擇性100%,且其組成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,重復(fù)利用性能良好。而制備所得的Ni Al-CO_3-LDH為催化劑時(shí)苯甲醛的轉(zhuǎn)化率及安息香乙醚的選擇性卻均為0。經(jīng)元素分析、FT-IR、XPS、EXAFS、ESR等組合表征證實(shí)Ni Al-NO_3-LDH和Ni Al-CO_3-LDH表現(xiàn)出的明顯催化差異與其層間陰離子沒有明顯對(duì)應(yīng)關(guān)系,區(qū)別于Ni Al-CO_3-LDH中Ni~（2+）的飽和配位,Ni Al-NO_3-LDH的優(yōu)異催化活性與其晶格中Ni~（2+）的配位不飽和而產(chǎn)生的L酸活性位有關(guān)。
【關(guān)鍵詞】：勃姆石 形成過程 鎳鋁類水滑石 六次甲基四胺熱解 催化 L酸位
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O643.36
【目錄】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 緒論13-27
• 1.1 類水滑石概述13-21
• 1.1.1 類水滑石結(jié)構(gòu)13-14
• 1.1.2 類水滑石基本性質(zhì)14-15
• 1.1.3 類水滑石制備方法15-18
• 1.1.4 類水滑石的應(yīng)用18-20
• 1.1.5 類水滑石形成過程研究現(xiàn)狀20-21
• 1.2 層狀A(yù)lOOH的概述21-25
• 1.2.1 AlOOH的制備方法22-23
• 1.2.2 AlOOH的應(yīng)用23-25
• 1.3 論文研究的目的及內(nèi)容25-27
• 第二章 不同結(jié)構(gòu)NiAl-LDHs的調(diào)控制備及形成過程研究27-53
• 2.1 引言27
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分27-30
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器27-28
• 2.2.2 樣品制備28-29
• 2.2.3 樣品表征29-30
• 2.2.4 本章有關(guān)符號(hào)說明30
• 2.3 合成體系中不同n(Ni~（2+）)/n(Al~（3+）)比例的影響30-36
• 2.3.1 XRD分析30-31
• 2.3.2 FT-IR分析31-32
• 2.3.3 粒徑分析32-33
• 2.3.4 BET分析33-34
• 2.3.5 XPS分析34-35
• 2.3.6 SEM分析35-36
• 2.4 合成體系中不同n(NO_3~-)/n(HMT)比例的影響36-39
• 2.5 合成體系中Ni~（2+）濃度的影響39-43
• 2.6 合成的NiAl-LDHs結(jié)構(gòu)比較43-51
• 2.6.1 XRD分析43-45
• 2.6.2 FT-IR分析45
• 2.6.3 BET分析45-47
• 2.6.4 元素分析47
• 2.6.5 TG-DTG-MS分析47-50
• 2.6.6 SEM分析50-51
• 2.7 小結(jié)51-53
• 第三章 不同結(jié)構(gòu)AlOOH的調(diào)控制備53-61
• 3.1 引言53
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分53-55
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器53-54
• 3.2.2 樣品制備54
• 3.2.3 樣品表征54-55
• 3.2.4 本章有關(guān)符號(hào)說明55
• 3.3 結(jié)果與討論55-60
• 3.3.1 XRD表征55-56
• 3.3.2 FT-IR表征56-57
• 3.3.3 TG-DTG表征57-59
• 3.3.4 SEM和TEM表征59-60
• 3.4 小結(jié)60-61
• 第四章 AlOOH及NiAl-LDHs催化合成安息香乙醚的研究61-75
• 4.1 引言61
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分61-62
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器61-62
• 4.3 樣品表征62-63
• 4.4 催化劑性能測(cè)試63-73
• 4.4.1 催化劑活性評(píng)價(jià)結(jié)果63-64
• 4.4.2 催化劑穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果64-66
• 4.4.3 催化性能差異分析66-73
• 4.5 小結(jié)73-75
• 第五章 結(jié)論與建議75-77
• 5.1 結(jié)論75-76
• 5.2 建議76-77
• 參考文獻(xiàn)77-87
• 致謝87-89
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文89

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 呂憶民;賈春曉;;類水滑石抑制蒙脫土膨脹性能研究[J];德州學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年06期

2 呂君英;龔凡;郭亞平;;銅鐵鋁類水滑石及其復(fù)合氧化物的制備與表征[J];無機(jī)鹽工業(yè);2006年01期

3 謝鮮梅;權(quán)變利;白華;趙強(qiáng);武敏敏;王志忠;;類水滑石晶粒尺寸控制方法的研究[J];太原理工大學(xué)學(xué)報(bào);2007年04期

4 謝鮮梅;嚴(yán)凱;胡秋霞;宋健玲;王志忠;;銅鐵二元類水滑石化合物的制備及催化性質(zhì)研究[J];無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào);2008年01期

5 李洪亮;賈春曉;;類水滑石制備的粒度控制及粒度大小對(duì)其抑制性和流變性的影響研究[J];德州學(xué)院學(xué)報(bào);2008年04期

6 郭亞平;呂君英;龔凡;;氧化吸附法合成硝酸根型銅鐵鋁類水滑石[J];材料科學(xué)與工藝;2008年06期

7 淳宏;謝文磊;李會(huì);;水滑石和類水滑石化合物在催化反應(yīng)中的應(yīng)用[J];精細(xì)石油化工進(jìn)展;2008年04期

8 劉春霞;侯萬國;;均分散類水滑石納米粒子的合成[J];應(yīng)用化學(xué);2008年08期

9 劉紅;陸天虹;李淑萍;;類水滑石化合物制備方法研究綜述[J];南京師大學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年02期

10 王麗娜;劉曉紅;嚴(yán)凱;謝鮮梅;;鎳鉻類水滑石的制備及其催化性能[J];精細(xì)石油化工;2009年01期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 聶宏騫;徐潔;侯萬國;;類水滑石誘導(dǎo)囊泡相的形成[A];中國化學(xué)會(huì)第十二屆膠體與界面化學(xué)會(huì)議論文摘要集[C];2009年

2 程淑艷;謝鮮梅;廖家友;吳旭;安霞;;銅鉻和銅鋁類水滑石結(jié)構(gòu)及催化性能的研究[A];第十五屆全國分子篩學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2009年

3 劉志遠(yuǎn);;CaMgAl-CO_3-HTlcs三元類水滑石化合物的制備[A];甘肅省化學(xué)會(huì)第二十五屆年會(huì)、第七屆甘肅省中學(xué)化學(xué)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)論文集[C];2007年

4 李艷紅;侯萬國;;苯丁酸氮芥在鎂鋁類水滑石上的吸附性能研究[A];中國化學(xué)會(huì)第十二屆膠體與界面化學(xué)會(huì)議論文摘要集[C];2009年

5 聶宏騫;侯萬國;;類水滑石誘導(dǎo)陰離子/兩性離子表面活性劑復(fù)配體系中囊泡相的形成[A];中國化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第13分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

6 聶宏騫;侯萬國;;類水滑石誘導(dǎo)陰陽離子表面活性劑復(fù)配體系中囊泡相的形成[A];中國化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第13分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

7 李海平;侯萬國;;陽離子淀粉/鎂-鋁類水滑石復(fù)合體系觸變性機(jī)理研究(Ⅰ)[A];中國化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第13分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

8 孟麗明;張人杰;侯萬國;;類水滑石的剝離[A];中國化學(xué)會(huì)第十三屆膠體與界面化學(xué)會(huì)議論文摘要集[C];2011年

9 夏志勇;張人杰;侯萬國;;生物相容性聚乙二醇表面修飾類水滑石顆粒[A];中國化學(xué)會(huì)第十三屆膠體與界面化學(xué)會(huì)議論文摘要集[C];2011年

10 牟真;蘇繼新;郝鄭平;;多元柱撐類水滑石及其復(fù)合氧化物的制備和評(píng)價(jià)[A];第四屆全國環(huán)境催化與環(huán)境材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 謝鮮梅;類水滑石化合物的制備、性能及應(yīng)用研究[D];太原理工大學(xué);2007年

2 趙棟;類水滑石減摩材料制備及其減摩機(jī)理研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2015年

3 程翔;類水滑石吸附和藍(lán)鐵石沉淀回收污水中磷的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

4 王仲鵬;類水滑石衍生混合氧化物同時(shí)催化去除碳顆粒物和氮氧化物的研究[D];上海交通大學(xué);2007年

5 臧運(yùn)波;重金屬Cr（Ⅵ）、Cu（Ⅱ）在類水滑石和皂土上的吸附行為[D];山東大學(xué);2007年

6 畢博;新型雜多酸類水滑石插層材料的制備和吸附、光催化性能研究[D];東北師范大學(xué);2012年

7 申延明;含Pd，，Cu，Ni，Zr類水滑石的合成及其催化應(yīng)用[D];大連理工大學(xué);2009年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 龐秋云;銅鋁類水滑石的制備及吸附性能研究[D];曲阜師范大學(xué);2009年

2 宋真富;納米類水滑石的可控制備、藥物傳遞及抗腫瘤性能[D];上海師范大學(xué);2015年

3 唐飄;低溫等離子體與類水滑石復(fù)合脫除柴油機(jī)尾氣中NO_x性能研究[D];上海工程技術(shù)大學(xué);2015年

4 邵元?jiǎng)P;類水滑石衍生復(fù)合氧化物催化氧化煙氣中零價(jià)汞的研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2015年

5 陰青青;鎳鋁類水滑石的轉(zhuǎn)化形成及其催化性能研究[D];太原理工大學(xué);2016年

6 周秀華;高效阻燃類水滑石的研究[D];福建師范大學(xué);2009年

7 王冬青;類水滑石材料的合成及對(duì)水中十二烷基苯磺酸鈉的吸附性能研究[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

8 方彩萍;四元類水滑石的制備及性能研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2006年

9 劉建才;銪及其配合物類水滑石的合成、表征和結(jié)構(gòu)分析[D];湖南師范大學(xué);2007年

10 周琳;類水滑石材料制備及相關(guān)結(jié)構(gòu)研究[D];北京化工大學(xué);2007年

本文編號(hào)：616334