PD-Te合金催化剂用于氢气氧气低温常压直接合成过氧化氢反应的研究

来源 :华东理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:MM27291457
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作为绿色氧化剂,过氧化氢(H2O2)被广泛用于各种领域。目前工业上最常用的H2O2生产方法是葸醌法。然而,蒽醌法投资成本高、污染环境和存在安全隐患等问题限制了其发展。相比蒽醌工艺,H2和O2直接法合成H2O2具有原子经济性、绿色环保、工艺流程简单等优点。但是由于直接法催化剂的低效率和安全问题,导致其至今没有实现工业应用。  本文采用浸渍法制备了一系列Pd-M(M=Sn,Cu,Te)催化剂。活性测试表明,Pd-Te/Al2O3催化剂表现出较高H2O2产率和选择性。通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、原位漫反射红外傅里叶变换光谱(CO-DRIFTS)、程序升温脱附(TPD)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)表征手段解析了催化剂的电子和几何结构。结果显示,Pd颗粒均匀的分布在载体上,平均粒径约为1.7-2.0 nm,尺寸和晶体结构没有明显改变。Te与Pd形成了Pd-Te合金,两者之间较强的相互作用影响了Pd的几何结构和电子结构,改变了催化剂的活性。Te的加入抑制了Pd对H2的吸附,削弱了对O2的解离活化,有效地抑制了H2O2的加氢分解和H2O的生成,提高了H2O2选择性。此外,Te的加入可以抑制Pd的析出,从而增加催化剂的稳定性。在此基础上,本文还考察了活性载体TiO2对Pd-Te催化剂的影响。研究表明,对Pd-Te/TiO2催化剂进行还原热处理可以提高H2O2的选择性,最高可达98%以上。CO-DRIFTS结果表明,热处理改变了催化剂表面Pd的排布。在Pd100.0Te1.0/TiO2中观测到了少量Pdσ+物种和大量单分散的Pd活性位。前者可以抑制H2O2的分解,后者有利于O2的非解离活化,进而提高H2O2的选择性。
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