高分散负载钯纳米金属催化剂制备及其性能研究.pdf

学位论文数据集中图分类号 069 学科分类号 论文编号 1001020131165 密级无学位授予单位代码 lOOlO 学位授予单位名称北京化工大学作者姓名房美学号 201000l 165 获学位专业名称化学工程与技术获学位专业代码 0817 课题来源国家自然科学基金研究方向纳米复合材料论文题目高分散负载钯纳米金属催化剂制备及其性能研究关键词锌铝尖晶石,石墨烯,钯纳米粒子,催化加氢,偶联反应论文答辩日期 木论文类型基础研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师李峰教授北京化工大学应用化学评阅人I 张慧教授北京化工大学物理化学评阅人2 项项副教授北京化工大学应用化学评阅人3 评阅人4 评阅人5 答辩委员会主席许家喜教授北京化工大学有机化学答辩委员1 许家喜教授北京化工大学有机化学答辩委员2 吕超教授北京化工大学分析化学答辩委员3 刘海梅教授北京化工大学应用化学答辩委员4 杨作银副教授北京化工大学物理化学答辩委员5 常铮副教授北京化工大学应用化学注::1。基础研究 ((中国图书资料分类法》查询。(GB/T 13745—9)《学科分类与代码》中查询。。摘要高分散负载钯纳米金属催化剂制备及其性能研究摘要金属纳米材料的性能受粒子尺寸大小、形貌、载体材料及其他因素的影响,通过控制金属纳米颗粒的尺寸大小和形貌可以调变金属催化剂的催化活性和选择性。经研究发现,金属纳米颗粒的形貌控制合成是调节催化剂的催化性能的一种常用手段,主要是因为金属粒子的形貌决定着金属晶粒表面暴露的晶面及角、边和缺陷上的原子数目。因此,对金属粒子的形貌控制是非常有意义的。同时,载体材料对金属催化剂的催化性能也起着重要作用,其决定了金属纳米粒子在其表面的分散情况和粒径大小。金属粒子高分散在理想的载体表面不仅能够提高催化剂的活性和稳定性,还能够降低金属的用量,提高催化剂的重复利用能力,降低金属的损失。因而寻求或制备具有高比表面积和优异物化性能的载体材料对于提高负载型金属催化剂的催化性能至关重要。复合金属氧化物具有不同组成和结构,表现出特殊的物理和化学性能。其中锌铝尖晶石(ZnAl204)材料具有高的比表面、热稳定性和机械强度,强抗酸碱能力,可作为一个优良的催化剂载体材料。石墨烯(Graphene)是一种二维的含有蜂巢状的片层碳纳米晶体, 通过单层sp2杂化的碳原子构成。石墨烯具有特殊的性质,如优良的电学性能、高比表面和机械强度等特点,尤其是石墨烯作为一种载体材北京化工大学硕士学位论文料来提高多相金属催化剂的催化性能。本论文的具体研究工作如下: 首先采用溶剂热方法,以六次甲基四胺作沉淀剂,分别以甲醇/水、乙醇/水作溶剂制备ZnAl204,考察了溶剂的种类、加入量及沉淀剂的浓度等条件对所得ZnAl204的影响。同时以甲醇/水(体积比1)作溶剂合成的微孔锌铝尖晶石为载体,将Pd纳米颗粒均匀负载在微孔锌铝尖晶石上,并催化一系列Suzuki偶联反应。实验结果表明,这种高分散的微孔锌铝尖晶石负载的钯催化剂表现出高的催化活性和重复利用率,主要是由于Pd纳米粒子的高度分散以及Pd纳米粒子与载体之间强的相互作用。采用乙二醇作为还原剂,通过调变反应条件,加入PVP和NaCl、 KBr等外来物质,一步合成出石墨烯上负载球形、立方体和二十面体形貌的Pd纳米催化剂。 醇和肉桂醛催化加氢表现出不同的催化性能。催化结果表明:对于2. 甲基-3一丁炔-2醇催化加氢,暴露{100)晶面的立方体-Pd/Graphene表现出最高的催化活性。暴露{1l 1).。对于肉桂醛加氢,二十面体-Pd/Graphene比立方体-Pd/Graphene对肉桂醛C=C加氢的产物苯丙醛具有较高的选择性。这主要归因于不同的形貌的金属活性中心暴露晶面的不同。关键词:锌铝尖晶石,石墨烯,钯纳米粒子,催化加氢,偶联反应 ABSTRACT PREPARATION OF HIGH DISPERSED SUPPORTED PALLADIUM NANoCATALYSTS AND CATALYTIC PERFORM【ANCE ABSTRACT The catalyticactivity ofmetal nanocrystals isstrongly correlatedwith theshape andsizeofmetalnanoparticles,as well asthesupporting material. The