碳纳米管负载金催化剂的制备、表征及催化1,3-丁二烯、肉桂醛加氢

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:BluePenguin
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近年来,负载型纳米金(Au)催化剂在催化科学中引起了广泛关注和重视,其催化活性受载体影响很大。碳纳米管(CNTs)拥有独特性能,是一种新型的催化剂载体材料。目前已有不少文献报道了碳纳米管负载金催化剂的制备,然而对其催化性能的研究却鲜有报道。  本文采用混酸及NH3处理对CNTs纯化修饰,通过控制处理强度以调变开管程度和官能团修饰,采用金溶胶法制备了三种具有不同管内Au分布率的Au/CNTs催化剂,Au平均粒径为3.0-3.5 nm,其中管内Au分布率<2%的记为Au/CNTs-o,5-10%记为Au/CNTs-m,40-50%记为Au/CNTs-i。采用TEM、IR、TPD等方法对催化剂进行详细表征。  通过对比研究该三种催化剂在1,3-丁二烯选择性加氢反应中的催化性能发现,反应温度150℃时,1,3-丁二烯在Au/CNTs-o、Au/CNTs-m和Au/CNTs-i上转化率分别为7.4%、12.0%和56.1%,转化频率(TOF)分别为0.013、0.020和0.133 s-1,表明1,3-丁二烯在Au/CNTs-i上的催化活性明显高于Au/C NTs-o(10倍),加氢产物中对丁烯选择性接近100%。不同预处理气氛对催化剂的活性无明显影响。动力学研究表明,Au/CNTs上1,3-丁二烯、H2的反应级数分别为-0.19、1.17,表明反应的速控步骤是H2分子的活化解离。H2与1,3-丁二烯的TPD研究表明,Au/CNTs-i明显比Au/CNTs-m和Au/CNTs-o具有更大的H2与1,3-丁二烯化学吸附量。对肉桂醛加氢反应的研究表明,Au/CNTs-i的催化活性明显高于Au/CNTs-o,两者加氢产物均以C=C键加氢生成苯丙醛为主。动力学研究表明肉桂醛、H2反应级数分别为0、1.29,H2分子的活化解离是反应的速控步骤。  本文结合催化剂的加氢性能及织构性质,揭示了构效关系,讨论了Au/CNTs-i的催化活性明显优于Au/CNTs-o的原因。
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