本文關(guān)鍵詞：分級(jí)中空二氧化硅限域金屬納米粒子的構(gòu)建及其選擇性催化研究

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【摘要】：針對(duì)表面負(fù)載型催化劑在催化過程中存在的金屬粒子易團(tuán)聚失活,可重復(fù)使用效果差等缺點(diǎn),本論文構(gòu)建出一種新型的限域催化體系,以獲得高穩(wěn)定性、高催化活性以及可循環(huán)使用的負(fù)載型催化劑,即在內(nèi)層二氧化硅表面引入金屬活性中心,而外層二氧化硅又可作為金屬活性中心的保護(hù)層,阻止其在催化過程中聚集和浸出。因此,該限域催化劑除具有負(fù)載型金屬催化劑的優(yōu)異性能外;還由于其金屬活性中心被限域在二氧化硅內(nèi)外層間的納米空間,促使催化反應(yīng)發(fā)生在非常窄的空間而提高其催化效率和可循環(huán)使用壽命。本論文分級(jí)中空二氧化硅的催化體系主要經(jīng)以下幾步完成:(1)利用合成的陽離子聚苯乙烯微球?yàn)槟０?將正硅酸乙酯(TEOS)和烯丙基三乙氧基硅烷通過溶膠凝膠法水解,并利用靜電吸附,使其沉降在聚苯乙烯表面,形成PS/SiO_2的核殼結(jié)構(gòu);(2)由于SiO_2表面帶有負(fù)電,利用浸漬方法,可使得金屬陽離子(Ag~+、Au~(3+))沉降在SiO_2表面,然后通過陽離單體(DMC)和苯乙烯進(jìn)行共聚包覆在微球表面,制備出PS/SiO_2-M+/PS微球;(3)利用(1)同樣的技術(shù)制備出第二層SiO_2;(4)最后經(jīng)煅燒和硼氫化鈉還原,成功制備出分級(jí)中空二氧化硅限域催化劑(SiO_2/Ag/SiO_2)。本方法不僅能有效地實(shí)現(xiàn)金屬納米粒子的定量負(fù)載,還可利用第二層苯乙烯模板的厚度實(shí)現(xiàn)其限域空間的可控。與傳統(tǒng)表面負(fù)載型催化劑相比,該催化劑(SiO_2/Ag/SiO_2)不僅在氫化硝基苯時(shí)表現(xiàn)出更高的催化活性和更高的穩(wěn)定性外,而且還具備良好的選擇性催化,即在催化硝基苯和對(duì)硝基苯酚的混合溶液中,會(huì)先進(jìn)行硝基苯的催化,將其反應(yīng)到78.4%時(shí),然后才開始緩慢催化對(duì)硝基苯酚。為此,我們進(jìn)一步制備出金納米粒子限域催化劑,并系統(tǒng)地研究了影響這類催化選擇性的因素,包括催化底物的濃度、反應(yīng)溫度以及催化劑用量等與催化劑的催化活性的構(gòu)效關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn),催化底物的濃度越高,分子間的氫鍵越強(qiáng),其選擇性效率越高,而催化劑量越低,也有利于提高其選擇性。通過本學(xué)位論文研究工作的實(shí)施,不但豐富了限域催化劑的種類,而且還建立了一種以分級(jí)中空二氧化硅限域金屬納米粒子的簡(jiǎn)易制備方法,為其更好地應(yīng)用于芳香硝基化合物的氫化還原成苯胺。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB383.1;O643.36

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本文編號(hào)：1284312