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本文的主要目的是探索一种通过简单的浸渍步骤制备高分散、抗烧结且粒径可控Pd/SiO2催化剂的方法,并对催化剂的制备机理进行考察,为研制粒径可控且具有良好抗高温烧结性能的负载型纳米金属催化剂提供科学基础。 在论文的第一部分工作中,通过浸渍法制备了一系列以不同Pd化合物(PdCl2,(NH4)2PdCl4,Pd(NO3)2,(NH3)4Pd(NO3)2,Pd(Oac)2和Pd(acac)2)为前驱体的Pd/SiO2催化剂。采用BET、XRD、O2和CO化学吸附、TEM等实验技术对相关催化剂进行了表征,并采用原位XRD、原位Raman光谱以及TPD-MS等实验技术对不同Pd前驱体制备的催化剂在空气及H2/Ar和Ar气氛中的焙烧分解过程进行了在线跟踪。实验结果表明:以乙酰丙酮钯[Pd(acac)2]为前驱体制备的Pd/SiO2催化剂经空气中800℃焙烧和H2中600℃还原后,Pd的平均粒径仍可保持在～3 nm。这是因为硅胶(SiO2)载体表面羟基上的H+可与Pd(acac)2的acac-反应,生成高度分散于SiO2表面的(Os)2Pd物种。在空气中升温至～200℃时,伴随着乙酰丙酮配体的氧化,(Os)2Pd物种被快速还原成高分散的金属Pd纳米粒子,这些步骤是保证SiO2上负载的Pd物种具有良好的抗烧结性能的关键。进一步的研究表明,只要载体表面能提供足够多的羟基,均可保证最终制备的Pd/SiO2上Pd的平均粒径(～3 nm)基本不随其负载量(0.5～5 wt％)和焙烧温度(200～800℃)的改变而变化。基于上述实验结果,在论文的第二部分我们进一步通过改变SiO2的焙烧温度以及使用H2O2和γ-氨丙基-3-乙氧基硅烷对SiO2进行预处理等方法调变载体表面的羟基密度(12.6～0.02个/100(A)2),并进而实现对Pd/SiO2上Pd粒径(2.5～6.8 nm)的调控。在论文第三部分工作中选取了CO氧化、苯甲醇有氧氧化和甲烷部分氧化(POM)制合成气等反应,对所制备Pd/SiO2的催化性能进行了评价。实验结果表明:与大颗粒的Pd相比,小颗粒Pd具有更高的CO氧化活性;对苯甲醇有氧氧化反应,平均粒径为3.3～3.7 nm的Pd颗粒具有最高的TOF,Pd粒径过小或过大均会导致TOF的降低;与其他前驱体制备的Pd/SiO2相比,以Pd(acac)2为前驱体制备的催化剂具有较高的POM催化活性,良好的稳定性和抗烧结性能。 论文第四部分以高分散、抗烧结Pd/SiO2催化剂为基础,比较考察了不同前驱体制备的Pd/SiO2催化剂在不同温度下的POM反应性能,并采用原位XRD、原位Raman和脉冲反应等实验技术对Pd/SiO2催化剂上POM反应的机理进行探究。实验结果表明,在POM反应起燃以前,催化剂床层前部(氧化区)的Pd物种处于氧化态,只能催化甲烷的燃烧反应;伴随着POM反应的起燃,Pd物种被还原。在氧化区内甲烷的直接氧化和重整反应对合成气的生成均有一定贡献。