论文部分内容阅读
多孔材料在催化等诸多领域有广泛的用途,发展功能性多孔材料以及负载型多孔材料催化剂是具有重要意义的研究课题。本论文致力于设计、制备功能性多孔金属氧化物,并以这些多孔金属氧化物和天然多孔材料硅藻土为载体制备相应的负载型金属催化剂,研究其催化性能,主要研究内容和创新点如下:
1.以壳聚糖为结构诱导剂,以FeCl3为铁源,通过水热法成功合成了尺寸小于100nm、孔径介于2-16nm之间的多孔α-Fe2O3颗粒。研究表明,改变壳聚糖与FeCl3比率、FeCl3浓度和反应pH值,可调控颗粒的尺寸与孔结构。以多孔α-Fe2O3颗粒作为载体,制备了Au/α-Fe2O3和Pd/α-Fe2O3负载犁催化剂。所制备的催化剂在150℃、O2条件下对环己烷的催化氧化具有较好的催化效果,对环己酬和环己醇的选择性可高达96.3%。
2.以乙二醇为介质,以FeCl3·6H2O、水合肼为原料,在200℃的温度条件下,制备了尺寸大小介于40-220nm之间、孔尺寸在2nm左右的多孔Fe3O4颗粒。机理研究表明,反应过程中气泡的产生导致了多孔结构的形成。以Fe3O4为载体,在L-半胱氨酸作用下,制备了Au/L-Fe3O4催化剂,2nm左右的Au颗粒均匀分布在Fe3O4表面上。所合成的多孔Fe3O4能有效催化苯乙烯氧化生成环氧苯乙烯,而Au/L-Fe3O4显示增强的催化性能和较高的稳定性,重复使用4次活性没有降低。
3.发展了一种制备多孔CeO2纳米片的方法。以草酸等有机酸为诱导剂、硝酸铈为铈源,在乙二醇和水的混合体系中自组装成具有片状结构的前驱物,然后将前驱物在400℃条件下煅烧,形成了多孔CeO2纳米片。以草酸为诱导剂,所得样品的比表面积可达145m2/g,孔尺寸在3.5nm左右。以多孔CeO2为载体,制备了Au/CeO2和CoO/CeO2催化剂,它们可有效催化乙苯选择性氧化为苯乙酮。
4.针对长链酯或酸的选择性加氢制长链醇,设计合成了一系列以硅藻土为载体的Pd-Cu双金属纳米催化剂。研究表明,当Pd:Cu摩尔比为3时,1%Pd-Cu/硅藻土催化剂在270℃、初始氢压5.5Mpa的条件下催化加氢棕榈酸甲酯7h,能获得1-十六醇的最高产率(82.9%)。该催化剂对月桂酸甲酯、棕榈酸以及硬脂酸甲酯的加氢同样具有良好的催化效果,可高转化率得到相应的长链脂肪醇。