磁性核壳结构镍基纳米催化剂的制备及加氢性能研究

发布时间：2019-11-12 23:51

【摘要】：磁性核壳结构纳米催化剂具有传统催化剂不具备的特点和优势。较强的磁性使之容易与反应液分离,有利于催化剂的循环使用;磁性核表面可以包覆大比表面积的无机材料或高分子,使之具有较大的比表面积和孔体积,有助于催化剂活性组分的分散从而提高催化活性。大部分磁性核壳结构纳米催化剂使用Pt、Pd、Rh等贵金属,增大了催化剂制备成本,限制了催化剂在实际工业上的应用。首先,本文以St?ber溶胶-凝胶法、表面活性剂模板法和自组装法相结合,制备了一种磁性介孔多层核壳结构纳米催化剂Fe3O4@n Si O2@m Si O2@Ni-Co-B。该催化剂由于介孔二氧化硅层的加入,具有更大的比表面积和孔体积,有利于Ni-Co-B活性组分的分散,从而使其在肉桂酸加氢的催化活性优于Fe3O4@n Si O2@Ni-Co-B和Ni-Co-B;同时,该催化剂容易从反应液中分离,连续使用5次后活性仍没有明显的下降。在接下来的工作中,本文尝试了用Zr O2壳代替m Si O2壳,用溶胶-凝胶法和自组装法结合制备了一种磁性多层核壳结构纳米催化剂Fe3O4@Si O2@Zr O2@Ni-Co-B。Fe3O4@Si O2@Zr O2的制备过程简单,没有涉及到模板剂的去除问题,而且其很容易从反应液中分离,催化剂连续使用7次后活性仍没有明显的下降,略优于Fe3O4@n Si O2@m Si O2@Ni-Co-B,这是因为Fe3O4@Si O2@Zr O2作为催化剂载体可与活性组分Ni-Co-B产生较强相互作用。最后,通过对制备方法进行改进,提高了Fe3O4@Si O2@Zr O2的制备效率,并制备了Fe3O4@Si O2@Zr O2@Ni-B,其具有多层核壳结构,并初步探索了其在柠檬醛选择性加氢制备香茅醛中的应用,发现其具有好的催化性能。
【图文】：

纳米催化剂,制备流程

图 2-1 Fe3O4@nSiO2@mSiO2@Ni-Co-B 纳米催化剂制备流程图Fig. 2-1 The synthesis scheme of Fe3O4@nSiO2@mSiO2@Ni-Co-B nano catalyst催化剂的表征 X 射线粉末衍射（XRD）料和实验过程中所制备的纳米材料的体相用德国布鲁克仪器公司生产NCE X 射线衍射仪进行测定。测试条件：Cu Kα 为辐射源，2.0 mm 的狭缝c = 0.04，管电压40 KV，管电流40 mA，扫描范围2θ= 10-80o，扫描速度0.1 s 0.01o。孔材料的介孔结构及有序度测定条件：Cu Kα 为辐射源，0.6 mm 的狭缝，= 0.04，管电压 40 KV，管电流 40 mA，扫描范围 2θ= 1.5-10o，，扫描速度 0.1 s 0.01o。

肉桂酸,加氢反应

LDJ9600-1 超导量子干涉仪进测试得到。称取约 47 mg 的样品，在温度为强度为-60 KOe-60 KOe 的条件下进行测试。催化剂加氢性能研究桂酸选择性加氢生成氢化肉桂酸（图 2-2）为模型反应，对所制备催化剂行研究。加氢反应在带有电加热和机械搅拌的不锈钢反应釜（500 mL）中进（3.0 g），催化剂（0.1 g），叔丁醇（200 mL）依次加入到反应釜中，密封在确保不漏气的情况下用氢气将反应釜内的空气置换出来，然后加氢压至机械搅拌转速为 400 rpm，温度为 373 K 下，反应 1 h。反应结束后室温下冷混合液用气相色谱分析。反应后的催化剂用磁铁分离、叔丁醇洗涤，然后中用于循环套用。
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ426;TB383.1

【参考文献】