本文關(guān)鍵詞：納米碳材料負(fù)載型催化劑在苯乙炔加氫反應(yīng)中的應(yīng)用研究

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【摘要】：苯乙烯是一種重要的基本有機(jī)化工原料,然而苯乙烯原料中通常含有少量的苯乙炔,它不僅會影響苯乙烯的生產(chǎn)過程還會使得苯乙烯聚合產(chǎn)品的性能下降。因此,通過苯乙炔選擇加氫生成苯乙烯在裂解汽油法回收苯乙烯以及以苯乙烯為基本單體生產(chǎn)聚合物等工業(yè)應(yīng)用中具有重要意義。苯乙炔選擇性加氫的催化劑主要是鈀(Pd)基和鎳(Ni)基催化劑。本論文選用三種不同石墨化程度的納米碳管作為載體,采用不同方法分別合成了Pd基和Ni基負(fù)載型催化劑,采用掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)對催化劑的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究;合成的催化劑用于催化苯乙炔選擇加氫反應(yīng)分別在攪拌反應(yīng)器和連續(xù)流動氫化反應(yīng)系統(tǒng)H-Cube Pro中進(jìn)行;回收反應(yīng)后的催化劑,采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-OES)、X射線衍射儀(XRD)、拉曼光譜(Raman)以及X射線光電子能譜(XPS)對反應(yīng)前后的催化劑進(jìn)行研究分析;此外,還對連續(xù)流動狀態(tài)下各因素對催化劑催化性能的影響進(jìn)行了研究。論文的主要工作如下:1.考察了論文中催化劑的主要載體—同一納米碳管家族中三種不同的納米碳管PSCNTs、LHTCNTs和HHTCNTs。通過SEM和TEM分析可以觀察到三種納米碳管的管狀結(jié)構(gòu)及其表面的不同結(jié)構(gòu)形態(tài);通過XRD和Raman分析可以看出三種納米碳管呈現(xiàn)明顯不同的石墨化程度,即納米碳管pscnts的缺陷程度最大、無序度最高、其石墨化程度最低,納米碳管hhtcnts的缺陷程度最小、無序度最低、其石墨化程度最高,納米碳管lhtcnts的石墨化程度居中。對納米碳管進(jìn)行硝酸處理并對酸處理后的納米碳管進(jìn)行一系列的表征。通過sem、tem、xrd、raman以及xps分析表明酸處理可以有效去除碳納米管中的無定形碳對納米碳管進(jìn)行純化作用,并在納米碳管的表面引進(jìn)羥基、羧基、羰基等含氧官能團(tuán),酸處理后三種納米碳管的石墨化程度仍然為hhtcnts納米碳管的石墨化程度依次高于納米碳管lhtcnts和pscnts。2.通過簡易的h2還原法在室溫條件下以納米碳管pscnts為載體制備單金屬催化劑pd/cnts和au/cnts以及雙金屬催化劑pd-au/cnts。考察了三種催化劑在攪拌反應(yīng)器中對苯乙炔選擇加氫反應(yīng)的催化效果,其中,雙金屬pd-au/cnts催化劑在苯乙炔選擇加氫生成苯乙烯的反應(yīng)過程中表現(xiàn)出優(yōu)于兩種單金屬pd/cnts和au/cnts催化劑的催化性能。通過icp測試分析,單金屬au/cnts催化劑中納米au粒子由于與載體納米碳管之間的作用力較差幾乎不能擔(dān)載于官能化的納米碳管上。通過sem和tem分析可以觀察到納米碳管表面均勻擔(dān)載有不同尺寸的金屬納米顆粒。通過xrd、raman、hrtem/eds以及xps表征手段對催化劑進(jìn)行的表征表明雙金屬催化劑中au粒子由于對pd顆粒的追蹤作用得以負(fù)載于納米碳管上,雙金屬形成了類似au@pd的核殼結(jié)構(gòu),au殼的內(nèi)部包裹著大部分的金屬pd顆粒,au殼的外表面上散布的少量納米pd顆粒是雙金屬催化劑的主要活性組分。此外,通過xps圖的分析可以得知形成的雙金屬催化劑中兩種金屬顆粒之間存在電子轉(zhuǎn)移,兩種金屬粒子發(fā)生了相互作用。3.采用傳統(tǒng)浸漬法以三種不同石墨化程度的納米碳管pscnts、lhtcnts和hhtcnts為載體合成了負(fù)載量均為4wt%的催化劑ni/pscnts、ni/lhtcnts和ni/hhtcnts,并通過sem和tem圖觀察了催化劑的形貌結(jié)構(gòu)。在連續(xù)流動氫化反應(yīng)器h-cubepro中分別考察了三種催化劑對苯乙炔選擇加氫反應(yīng)的催化性能,其催化性能的優(yōu)劣順序?yàn)?ni/pscntsni/lhtcntsni/hhtcnts。還對反應(yīng)前的三種催化劑進(jìn)行了劇烈條件下的前處理,處理后催化劑的催化性能發(fā)生較大變化,三種催化劑催化性能的優(yōu)劣順序完全相反,即為ni/pscntsni/lhtcntsni/hhtcnts。通過對反應(yīng)前后催化劑的xrd、raman以及xps進(jìn)行對比分析可知前處理改變了納米結(jié)構(gòu)催化劑ni/cnts的結(jié)構(gòu)。通過對催化性能與納米材料結(jié)構(gòu)的綜合分析對苯乙炔選擇加氫反應(yīng)中的催化機(jī)理進(jìn)行了探討。4.鑒于連續(xù)流動氫化反應(yīng)系統(tǒng)h-cubepro能高效評測篩選催化劑,易于更改參數(shù)的優(yōu)點(diǎn),以h-cubepro為測試平臺考察連續(xù)流動過程中主要影響因素,溫度、壓力、氫氣量以及流速,對催化劑ni/pscnts催化苯乙炔選擇加氫反應(yīng)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:連續(xù)流動狀態(tài)下各因素對苯乙炔選擇加氫反應(yīng)中的催化性能均有不同程度的影響;反應(yīng)溫度不宜過高,最佳溫度為20℃;反應(yīng)壓力對催化劑ni/cnts催化苯乙炔選擇加氫反應(yīng)影響顯著,苯乙炔選擇加氫生成目標(biāo)產(chǎn)物苯乙烯較適于在微正壓條件下進(jìn)行;適宜的加氫量為24ml/min;產(chǎn)品收率隨著流速的增加而不斷提高,反應(yīng)液流速不應(yīng)太低。
【關(guān)鍵詞】：納米碳管 催化劑 苯乙炔 選擇加氫 催化性能
【學(xué)位授予單位】：上海電力學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36
【目錄】：

• 摘要5-9
• ABSTRACT9-17
• 第1章 緒論17-31
• 1.1 納米碳材料簡介17-19
• 1.2 苯乙炔選擇加氫反應(yīng)19-21
• 1.2.1 苯乙炔選擇加氫反應(yīng)的背景19-21
• 1.2.2 苯乙炔選擇加氫反應(yīng)的原理21
• 1.3 苯乙炔選擇加氫反應(yīng)催化劑研究進(jìn)展21-28
• 1.3.1 催化劑活性組分22-23
• 1.3.2 催化劑載體23-26
• 1.3.3 催化劑的制備方法26-28
• 1.4 論文選題的目的和意義28-29
• 1.5 論文研究內(nèi)容29-31
• 第2章 實(shí)驗(yàn)部分31-35
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料及設(shè)備31-32
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料31-32
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備32
• 2.2 樣品分析及表征32-34
• 2.2.1 電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP-OES）分析32-33
• 2.2.2 粉末X射線衍射（XRD）33
• 2.2.3 拉曼光譜（Raman）33
• 2.2.4 掃描電子顯微鏡（SEM）分析33
• 2.2.5 透射電子顯微鏡（TEM）分析33
• 2.2.6 X射線光電子能譜（XPS）33-34
• 2.3 催化劑性能評價(jià)34-35
• 2.3.1 苯乙炔選擇加氫反應(yīng)性能評價(jià)34
• 2.3.2 色譜分析條件的確定34
• 2.3.3 產(chǎn)物收率的計(jì)算方法34-35
• 第3章 碳納米管及其功能化后的表征分析35-45
• 3.1 引言35
• 3.2 原始碳納米管的表征35-40
• 3.2.1 原始CNTs的SEM分析35-36
• 3.2.2 原始CNTs的TEM分析36-37
• 3.2.3 原始CNTs的XRD分析37-38
• 3.2.4 原始CNTs的Raman分析38-40
• 3.2.5 原始CNTs的XPS分析40
• 3.3 碳納米管的功能化40-41
• 3.4 功能化碳納米管的表征41-44
• 3.5 小結(jié)44-45
• 第4章 碳納米管負(fù)載Pd-Au雙金屬催化劑在苯乙炔選擇加氫反應(yīng)中的應(yīng)用研究45-59
• 4.1 引言45-46
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分46-48
• 4.2.1 Pd-Au/CNTs催化劑的制備46-47
• 4.2.2 Pd-Au/CNTs催化劑在苯乙炔選擇加氫反應(yīng)中的應(yīng)用47-48
• 4.3 結(jié)果與討論48-58
• 4.4 小結(jié)58-59
• 第5章 碳納米管負(fù)載金屬Ni催化劑在苯乙炔選擇加氫反應(yīng)中的應(yīng)用研究59-79
• 5.1 引言59-60
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分60-62
• 5.2.1 Ni/CNTs催化劑的制備60-61
• 5.2.2 Ni/CNTs催化劑催化苯乙炔選擇加氫反應(yīng)61-62
• 5.3 結(jié)果與討論62-77
• 5.3.1 催化劑Ni/CNTs的SEM圖分析62
• 5.3.2 催化劑Ni/CNTs的TEM圖以及尺寸分析62-64
• 5.3.3 催化劑Ni/CNTs的性能分析64-66
• 5.3.4 催化劑Ni/CNTs的ICP測試分析66-67
• 5.3.5 催化劑Ni/CNTs的XRD測試分析67-68
• 5.3.6 催化劑Ni/CNTs的Raman測試分析68-70
• 5.3.7 催化劑Ni/CNTs的XPS測試分析70-73
• 5.3.8 催化劑Ni/CNTs的催化機(jī)理探討73-77
• 5.4 小結(jié)77-79
• 第6章 連續(xù)流動狀態(tài)下各反應(yīng)條件對催化劑Ni/CNTs催化苯乙炔選擇加氫反應(yīng)的影響79-84
• 6.1 引言79
• 6.2 實(shí)驗(yàn)部分79-80
• 6.3 結(jié)果與討論80-83
• 6.3.1 溫度對Ni/CNTs催化劑催化性能的影響80-81
• 6.3.2 壓力對Ni/CNTs催化劑催化性能的影響81
• 6.3.3 氫氣量對Ni/CNTs催化劑催化性能的影響81-82
• 6.3.4 流速對Ni/CNTs催化劑催化性能的影響82-83
• 6.4 小結(jié)83-84
• 第7章 結(jié)論與展望84-87
• 7.1 結(jié)論84-86
• 7.2 展望86-87
• 參考文獻(xiàn)87-98
• 致謝98-99
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果99

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1 劉林，劉智勇，余俊梅，單書香;取代苯乙炔的簡便合成方法[J];化學(xué)試劑;1996年06期

2 閆云輝,章偉光,范軍,紀(jì)欣;無水三氯化鋁催化聚苯乙炔的制備及熒光性能研究[J];華南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2004年03期

3 陳義旺;李希祥;李櫻;賀曉慧;周魏華;王曉峰;;雙-(β-三氟酮萘胺)鎳(Ⅱ)/三乙基鋁體系催化苯乙炔聚合[J];南昌大學(xué)學(xué)報(bào)(理科版);2008年05期

4 祖立武;;聚(4-三甲基硅基)苯乙炔膜的氣體透過性[J];功能高分子學(xué)報(bào);2009年03期

5 劉有成;伍宣池;崣濟(jì)裕;榞洪生;;以三氟化硼作催化劑的苯乙炔溶液聚合[J];科學(xué)通報(bào);1964年01期

6 張自義 ,段志興,陳立民;苯硫酚對β-溴代苯乙炔的加成反應(yīng)[J];蘭州大學(xué)學(xué)報(bào);1980年02期

7 張曼維;張志成;;具穩(wěn)定自由基結(jié)構(gòu)的高聚物——環(huán)化聚苯乙炔[J];化學(xué)通報(bào);1982年10期

8 楊慕杰,趙健,沈之荃,石明孝,劉清,許小平,葉鴻偉;稀土絡(luò)合催化苯乙炔直接成膜聚合——Ⅱ.稀土聚苯乙炔膜的結(jié)構(gòu)與性能[J];中國稀土學(xué)報(bào);1987年03期

9 趙健,楊慕杰,袁永明,沈之荃;稀土絡(luò)合催化苯乙炔直接成膜聚合 Ⅲ.各種稀土環(huán)烷酸鹽絡(luò)合催化苯乙炔直接成膜聚合[J];中國稀土學(xué)報(bào);1988年04期

10 趙健,楊慕杰,張文德,沈之荃;稀土絡(luò)合催化苯乙炔直接成膜聚合 Ⅴ.苯乙炔在釹、鐵混合絡(luò)合催化體系中的直接成膜聚合[J];高分子學(xué)報(bào);1990年04期

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1 袁望章;孫景志;Mathias H釨uΒler;徐海鵬;鄭強(qiáng);唐本忠;;帶芘聚苯乙炔的合成[A];2005年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會論文摘要集[C];2005年

2 董煥麗;王二靜;李洪祥;胡文平;;基于聚(2,5-己氧基對苯乙炔)化合物的有機(jī)場效應(yīng)晶體管[A];中國化學(xué)會第26屆學(xué)術(shù)年會有機(jī)固體材料分會場論文集[C];2008年

3 張春紅;劉方彬;沈賢德;岡本佳男;;螺旋聚苯乙炔的合成與表征及其手性拆分性能研究[A];第四屆全國分子手性學(xué)術(shù)研討會暨2011綠色手性論壇論文摘要集[C];2011年

4 劉瑞源;張彤;瞿金清;;含脲基的螺旋聚苯乙炔的合成及其光學(xué)性能研究[A];2011年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會論文摘要集[C];2011年

5 賈宏葛;倫英慧;張明宇;李發(fā)家;程鴻博;;螺旋共軛聚苯乙炔氣體分離膜[A];2013年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會論文摘要集——主題F：功能高分子[C];2013年

6 黃宗浩;王榮順;蘇忠民;謝德民;仇永清;;聚對苯乙炔類高分子電光多功能材料的合成及性能研究[A];第二屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];1995年

7 王建營;李銀奎;胡文祥;龍永福;;聚對苯乙炔衍生物的核磁共振表征[A];第十屆全國波譜學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];1998年

8 張春紅;劉方彬;沈賢德;岡本佳男;;新型螺旋聚苯乙炔衍生物高效液相色譜手性固定相的制備與手性拆分性能研究[A];2011年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會論文摘要集[C];2011年

9 賈宏葛;;螺旋共軛聚苯乙炔氣體分離膜的研究[A];2011年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會論文摘要集[C];2011年

10 汪雨明;晏蓉;黃自軍;曾繁滌;;聚(2,5—二甲氧基對苯乙炔)前聚物的合成研究[A];第二屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];1995年

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1 許安球;動態(tài)鍵聯(lián)構(gòu)筑螺旋聚合物[D];上海大學(xué);2016年

2 Madalitso Wilfred Tsakama;糖修飾熒光多聚對苯乙炔檢測致病菌的研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2016年

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1 王升華;納米碳材料負(fù)載型催化劑在苯乙炔加氫反應(yīng)中的應(yīng)用研究[D];上海電力學(xué)院;2016年

2 吳志;取代鄰溴苯乙炔的合成及其在取代吲哚啉合成中的應(yīng)用研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2010年

3 王建軍;含硅聚苯乙炔的合成及其膜對混合氣體的分離性能研究[D];齊齊哈爾大學(xué);2012年

4 李希祥;后過渡金屬和鑭系氯化物催化劑催化聚合苯乙炔研究[D];南昌大學(xué);2008年

5 閆裔超;聚對苯乙炔衍生物聚合度與發(fā)光性能關(guān)系的研究[D];電子科技大學(xué);2009年

6 黃小珠;對稱烷氧基取代聚對苯乙炔衍生物/碳納米管復(fù)合材料的制備及其光電性能[D];福建師范大學(xué);2008年

7 王亞莉;含苯乙炔結(jié)構(gòu)聚芳酰胺的合成與性能研究[D];天津科技大學(xué);2014年

8 趙輝;功能化聚苯乙炔的合成及其與碳納米管的復(fù)合[D];浙江大學(xué);2010年

9 任帆;低聚苯乙炔類化合物的合成及其分子導(dǎo)電性質(zhì)的研究[D];華中師范大學(xué);2012年

10 林婷;不對稱烷氧基取代聚對苯乙炔衍生物/納米半導(dǎo)體復(fù)合材料的制備及其光電性能[D];福建師范大學(xué);2008年

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本文編號：629869