本文關(guān)鍵詞：介孔碳納米球負(fù)載金、鈀催化劑的合成及應(yīng)用

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【摘要】：介孔碳材料是一種常用的金屬催化劑載體。但金與碳載體相互作用較弱,較難控制金碳催化劑的穩(wěn)定性。塊狀介孔碳載體孔道規(guī)整,擴(kuò)散孔道長,負(fù)載金屬納米粒子易造成孔道堵塞,可能產(chǎn)生較為嚴(yán)重的內(nèi)擴(kuò)散限制。此外,介孔碳表面納米粒子表面性質(zhì)對催化活性具有重要影響,但相關(guān)研究較少。針對這些問題,本論文通過低濃度水熱方法合成納米介孔碳球負(fù)載金(Au/MCN)、鈀催化劑(Pd/MCN),其具有納米球尺寸均一,金屬粒子被介孔碳墻固定、分布均勻、尺寸小等特點(diǎn)。研究負(fù)載金屬催化劑在水相中硝基苯以及肉桂醛還原加氫反應(yīng)中催化性能,探討介孔碳球孔道結(jié)構(gòu)對內(nèi)擴(kuò)散的影響并考察嵌入碳載體上納米粒子表面性質(zhì)對催化劑性能的影響。首先通過一步法合成負(fù)載在介孔碳納米球上金催化劑,并將其應(yīng)用于芳硝基化合物的還原加氫反應(yīng)。這種材料具有較高的比表面積(650 m2/g)、大的孔體積(0.47 cm3/g)、均一的孔徑(2.5 nm)以及高的孔隙率,尺寸大小為2.8 nm的金納米粒子被限域在碳骨架中,納米球尺寸的直徑約為90 nm。即使煅燒溫度升至700℃,也未見金納米粒子團(tuán)聚,表明催化劑具有較高的熱穩(wěn)定性。分別以硼氫化鈉和氫氣為還原劑,金催化劑在芳硝基化合物的還原加氫反應(yīng)上均表現(xiàn)出較高的催化活性和選擇性。以對硝基苯酚以及分子尺寸更大的2.6-二甲基硝基苯為底物,通過M-B測試,表明催化劑不存在內(nèi)擴(kuò)散的影響,介孔碳納米球開放的孔道結(jié)構(gòu),較短的擴(kuò)散孔道,都有利于反應(yīng)物的擴(kuò)散。通過負(fù)載金催化劑CO原位漫反射紅外光譜測試,證明介孔碳載體表面形成小尺寸納米金團(tuán)簇,其“臺階”表面上存在大量低配位的中性金原子,有利于H2的解離吸附,提高其加氫催化活性。其中,以硼氫化鈉為氫源時,催化劑對硝基苯酚、鄰硝基苯酚、2-硝基-4-叔丁基苯酚、2.6-二甲基硝基苯的轉(zhuǎn)化頻率分別為13.8、16.0、7.7和25.8 min-1。在以氫氣作為還原劑參與高壓反應(yīng)時,對硝基苯酚和對氯硝基苯的轉(zhuǎn)化頻率分別為14.2和27.8 min-1。通過重復(fù)試驗(yàn)、熱過濾實(shí)驗(yàn)和用巰基功能化的SBA-15作為捕獲劑的實(shí)驗(yàn),未見明顯Au流失以及催化劑活性下降,都表明該材料具有較高的穩(wěn)定性。其次,通過后負(fù)載的方法合成氮摻雜的鈀介孔碳納米球催化劑材料(Pd/MCN)。催化劑具有較高的比表面積(222 m2/g),大的孔體積(0.25 cm3/g),均一的孔徑3.5 nm,納米球直徑約為100 nm,鈀粒徑大小約為3.5 nm。研究了Pd/MCN催化水相中肉桂醛高壓加氫反應(yīng)活性,在氫氣壓力為1 MP的條件下,肉桂醛在3 h達(dá)到完全轉(zhuǎn)化,且3-苯丙醛選擇性高達(dá)100%。本文第四章中,對全文進(jìn)行總結(jié)。
【關(guān)鍵詞】：有序介孔碳納米球 金納米粒子 鈀納米粒子 選擇性加氫
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 前言10-30
• 1.1 引言10
• 1.2 金屬納米材料概述10-14
• 1.2.1 納米金催化劑10-11
• 1.2.2 納米金催化性質(zhì)11-12
• 1.2.3 納米金催化劑制備方法12-14
• 1.3 介孔材料概述14-15
• 1.4 介孔材料的合成與機(jī)理15-19
• 1.4.1 軟模板法16-19
• 1.4.2 硬模板法19
• 1.5 介孔材料結(jié)構(gòu)19-21
• 1.6 介孔碳材料21-23
• 1.7 不同結(jié)構(gòu)及形貌的介孔材料的合成23-26
• 1.7.1 介孔納米粒子或微球材料23-26
• 1.8 介孔材料的應(yīng)用26-28
• 1.8.1 介孔材料在催化領(lǐng)域的應(yīng)用及挑戰(zhàn)26
• 1.8.2 原子摻雜的介孔催化劑26-27
• 1.8.3 負(fù)載有納米粒子的介孔催化劑27
• 1.8.4 負(fù)載有分子催化劑的介孔材料27-28
• 1.9 選題意義28-30
• 1.9.1 研究方案29-30
• 第二章 負(fù)載在介孔碳納米球上金催化劑的合成及應(yīng)用30-57
• 2.1 引言30-31
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分31-36
• 2.2.1 試劑和原料31-32
• 2.2.2 有序介孔碳納米球負(fù)載金催化劑的合成 (Au/MCN)32-33
• 2.2.3 對比催化劑的合成33-34
• 2.2.4 催化性能測試34-36
• 2.3 催化劑的表征36-37
• 2.4 結(jié)果與討論37-56
• 2.4.1 有序介孔碳納米球負(fù)載金催化劑的合成37-43
• 2.4.2 對比催化劑的合成43-49
• 2.4.3 負(fù)載在介孔碳上金催化劑的CO吸附49-50
• 2.4.4 催化性能考察50-56
• 2.5 本章小結(jié)56-57
• 第三章 氮摻雜介孔碳納米球上鈀催化劑的合成及應(yīng)用57-67
• 3.1 引言57-59
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分59-61
• 3.2.1 試劑和原料59
• 3.2.2 負(fù)載在介孔碳納米球上氮摻雜鈀催化劑的合成 (Pd/MCN)59-60
• 3.2.3 催化性能測試60-61
• 3.3 催化劑的表征61
• 3.4 結(jié)果與討論61-66
• 3.4.1 負(fù)載在介孔碳納米球上氮摻雜鈀催化劑的合成61-64
• 3.4.2 催化性能考察64-65
• 3.4.3 重復(fù)反應(yīng)65-66
• 3.5 本章小結(jié)66-67
• 第四章 全文總結(jié)67-68
• 參考文獻(xiàn)68-78
• 附錄一：名詞縮寫說明78-79
• 附錄二 作者簡歷和論文發(fā)表情況79-80
• 致謝80

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