本文關(guān)鍵詞：碳載Pt單原子催化劑的制備及其在催化加氫反應(yīng)中的應(yīng)用

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【摘要】：官能化芳胺普遍應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、燃料和化工等領(lǐng)域,是非常重要的有機(jī)中間體。目前,芳胺及官能化芳胺主要通過芳香硝基化合物的選擇加氫制得,催化加氫過程主要受催化劑催化性能的影響。研究表明,負(fù)載金屬型催化劑在選擇催化加氫過程中呈現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能,然而負(fù)載金屬型催化劑的催化活性主要受金屬活性成分的影響,但在反應(yīng)過程中活性金屬不能全部參與反應(yīng)而經(jīng)常出現(xiàn)脫鹵或者不飽和基團(tuán)被還原的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),負(fù)載金屬型催化劑的催化性能主要受金屬顆粒的尺寸影響,研究者嘗試降低活性金屬顆粒的尺寸,發(fā)現(xiàn)當(dāng)載體表面的活性金屬的尺寸達(dá)到原子級別時(shí),每一個(gè)金屬原子的催化效果均能達(dá)到最佳,從而提高催化劑的催化性能。最新研究結(jié)果表明,單原子催化劑在化學(xué)選擇加氫中具有非常優(yōu)異的催化性能,因此如何制備單原子催化劑顯得尤為重要。目前,用于單原子催化劑制備的方法主要有:原子層沉積法、共沉淀法、浸漬還原法、逐步還原法和質(zhì)量軟著陸法等,其中成功制備出Pt單原子催化劑的方法包括:原子層沉積法、共沉淀法及浸漬法等,但是這些方法需要提前準(zhǔn)備好載體,再將單原子負(fù)載于載體表面,由于單原子負(fù)載于載體表面,因而在反應(yīng)過程中容易發(fā)生團(tuán)聚,降低催化劑的活性。本文選用簡單快速的合成方法—液體等離子體放電法,在碳洋蔥生長的過程中將pt單原子釘扎在碳洋蔥層中,提高了金屬pt單原子的穩(wěn)定性。本文首先研究了放電電流及電極棒對產(chǎn)物形貌及結(jié)構(gòu)的影響,通過hrtem,stem,eds,raman,xrd和xps等對產(chǎn)物中碳的形式、pt顆粒的尺寸及pt顆粒的分散性進(jìn)行了分析。通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)參數(shù),成功制備出碳洋蔥負(fù)載pt單原子催化劑。這是首次通過液體等離子體放電法成功制備出單原子催化劑,得到的pt單原子催化劑具有超高分散性和高穩(wěn)定性的特點(diǎn),且pt的負(fù)載量較低,僅為0.298wt.%。將pt單原子催化劑應(yīng)用于芳香硝基化合物選擇加氫過程中,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)pt單原子催化劑在乙醇中選擇率與轉(zhuǎn)化率均大于99%,在此基礎(chǔ)上通過實(shí)驗(yàn)得到了催化加氫反應(yīng)的最佳條件。此外,本文還研究了pt單原子催化劑在不同芳香硝基化合物選擇催化加氫過程中的催化性能,結(jié)果表明pt單原子催化劑不僅在不同的選擇加氫過程中都表現(xiàn)出了優(yōu)異的催化性能,而且可以高選擇性地將鹵代硝基苯轉(zhuǎn)化為鹵代苯胺且沒有任何脫鹵現(xiàn)象,表明本課題制備的pt單原子催化劑具有很好的穩(wěn)定性,在對氯硝基苯選擇加氫的過程中,pt單原子催化劑可以循環(huán)使用10次且選擇率和轉(zhuǎn)化率均沒有降低(均大于99.6%),更重要的是pt單原子催化劑在循環(huán)使用5次后催化劑中pt的負(fù)載量基本沒有減少(反應(yīng)5次后pt負(fù)載量為0.286wt.%)。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O643.36

【參考文獻(xiàn)】

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1 靳永勇;郝盼盼;任軍;李忠;;單原子催化——概念、方法與應(yīng)用[J];化學(xué)進(jìn)展;2015年12期

2 李君瑞;李曉紅;丁s，

本文編號：1261147