發(fā)布時間：2017-08-03 21:12

  本文關鍵詞：鎳鋁類水滑石的轉化形成及其催化性能研究

  更多相關文章： 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】：盡管現今已經調控制備了大量具有不同組成結構的類水滑石材料,但人們對其形成過程的了解和認識還相當有限,甚至存在一定的分歧,為了能調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。本論文以上述現狀為研究背景,采用六次甲基四胺(HMT)水熱分解法對Ni Al-LDHs的形成過程做了系統(tǒng)的研究,在對制備樣品詳細表征基礎上重點關注其催化性能,以期探明其催化活性位的可能來源。具體研究內容及其主要結果如下:1.系統(tǒng)研究不同合成環(huán)境中Ni Al-LDHs的轉化形成過程:控制c(Ni~（2+）)分別為0.5mol/L、0.2mol/L、0.1mol/L,同時改變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構的Al OOH逐漸轉變而成。具體為:(1)選定c(Ni~（2+）)為0.5mol/L,水熱時間為12h:當n(NO-3)/n(HMT)=8:1時,n(Ni~（2+）)/n(Al~（3+）)=1:2形成純相Al OOH,當n(Ni~（2+）)/n(Al~（3+）)=1:1時物相為Al OOH與Ni Al-NO_3-LDH兩相共存,只有n(Ni~（2+）)/n(Al~（3+）)=3:1時,才可以完全形成Ni Al-NO_3-LDH;當n(NO-3)/n(HMT)=3:1和1:1時,n(Ni~（2+）)/n(Al~（3+）)=1:2和1:1時形成產物為Al OOH與Ni Al-CO_3-LDH兩相共存,而當n(Ni~（2+）)/n(Al~（3+）)=3:1時卻可完全形成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,發(fā)現盡管Ni~（2+）起始濃度變化很大,但它對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時相似。(2)選定n(Ni~（2+）)/n(Al~（3+）)=3:1通過控制水熱時間可揭示出合成體系下Ni Al-LDHs是在Al OOH基礎上逐漸轉化而形成的。其具體形成過程可分為以下幾個階段:HMT水熱分解、Al OOH相的形成、Ni~（2+）的進入、陰離子的插層、片的疊加、Ni Al-LDHs的形成。而且?guī)讉�階段中,Ni~（2+）進入Al OOH的層板是Ni Al-LDHs形成的最關鍵步驟。選用c(Ni~（2+）)=0.5mol/L時制備得到的Ni Al-NO_3-LDH和Ni Al-CO_3-LDH為研究對象,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)定的結構組成。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,詳細考察合成體系n(NO-3)/n(HMT)的比例對所得產物結構形貌的影響。XRD、FT-IR、TG-DTG、SEM、TEM等表征手段說明調控合成n(NO-3)/n(HMT)的比例可以制備出結構和形貌不同的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評價Al OOH、Ni Al-NO_3-LDH、Ni Al-CO_3-LDH的催化性能,評選出優(yōu)勢催化劑,進一步借助XPS、EXAFS、ESR等分析手段對優(yōu)勢催化劑微觀結構進行詳細的表征,在明晰催化差異的基礎上探索優(yōu)勢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。催化活性評價結果表明,在苯甲醛與乙醇的反應體系中,應用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,這預示著層板Ni與Al應該存有明顯的金屬離子協(xié)同效應。其中當c(Ni~（2+）)=0.5mol/L時制備得到的Ni Al-NO_3-LDH催化活性最大,適宜條件下苯甲醛的平衡轉化率可達79.8%,選擇性100%,且其組成結構穩(wěn)定,重復利用性能良好。而制備所得的Ni Al-CO_3-LDH為催化劑時苯甲醛的轉化率及安息香乙醚的選擇性卻均為0。經元素分析、FT-IR、XPS、EXAFS、ESR等組合表征證實Ni Al-NO_3-LDH和Ni Al-CO_3-LDH表現出的明顯催化差異與其層間陰離子沒有明顯對應關系,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+）的配位不飽和而產生的L酸活性位有關。
【關鍵詞】：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
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 類水滑石結構13-14
• 1.1.2 類水滑石基本性質14-15
• 1.1.3 類水滑石制備方法15-18
• 1.1.4 類水滑石的應用18-20
• 1.1.5 類水滑石形成過程研究現狀20-21
• 1.2 層狀AlOOH的概述21-25
• 1.2.1 AlOOH的制備方法22-23
• 1.2.2 AlOOH的應用23-25
• 1.3 論文研究的目的及內容25-27
• 第二章 不同結構NiAl-LDHs的調控制備及形成過程研究27-53
• 2.1 引言27
• 2.2 實驗部分27-30
• 2.2.1 實驗藥品及儀器27-28
• 2.2.2 樣品制備28-29
• 2.2.3 樣品表征29-30
• 2.2.4 本章有關符號說明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結構比較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51-53
• 第三章 不同結構AlOOH的調控制備53-61
• 3.1 引言53
• 3.2 實驗部分53-55
• 3.2.1 實驗藥品及儀器53-54
• 3.2.2 樣品制備54
• 3.2.3 樣品表征54-55
• 3.2.4 本章有關符號說明55
• 3.3 結果與討論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 實驗部分61-62
• 4.2.1 實驗儀器61-62
• 4.3 樣品表征62-63
• 4.4 催化劑性能測試63-73
• 4.4.1 催化劑活性評價結果63-64
• 4.4.2 催化劑穩(wěn)定性評價結果64-66
• 4.4.3 催化性能差異分析66-73
• 4.5 小結73-75
• 第五章 結論與建議75-77
• 5.1 結論75-76
• 5.2 建議76-77
• 參考文獻77-87
• 致謝87-89
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學術論文89

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