过渡金属及其氧化物纳米催化剂的合成与催化性能研究

发布时间：2020-06-13 17:17

【摘要】：纳米催化同时具有均相催化高活性,高选择性和多相催化催化剂易分离、可回收的优点,引起化学及材料科研工作者的广泛关注。在催化研究领域,催化剂结构与催化活性、稳定性之间的构效关系一直是研究的焦点和亟待解决的关键科学问题。随着纳米合成技术的发展,人们已经可以控制合成出各种尺寸均一、形貌可控、晶面可调的纳米结构,这就为上述构效关系的研究提供了理想的模型催化剂。本论文中,我们以过渡金属及金属氧化物纳米催化剂作为研究对象,系统表征纳米材料的形貌、晶型、比表面积、化学吸附等结构特性,并着重探索与活性中心分散度、金属-载体相互作用和表面电子状态相关的催化剂构效关系,依次开展以下四个工作:1.我们利用一锅法多醇反应制备出高分散度,高稳定性的内负载型M-E_xO_y复合纳米材料。与传统的表面沉积催化剂相比,内负载型催化剂在液相催化反应,如芳硝基化合物加氢反应中,显示出更高的活性和稳定性。该合成方法可增加金属活性位点的负载量并保持其良好的分散性,因而有助于其在高通量催化反应中的应用。此外,通过保护性刻蚀反应扩增介孔使底物分子更容易接触到活性位点,可以进一步提高催化活性。2.通过在LDO合成的各个阶段引入Ni前驱体,获得一系列高比表面积、高分散度的Ni/LDO纳米片催化剂。其中,基于浸渍LDH纳米片制备的Ni/LDO催化剂,相比于其他几种催化剂,展现出更强的金属-载体相互作用,有效抑制了催化反应中Ni纳米颗粒的团聚和生长,因而在干气重整甲烷反应中表现出更高的活性和稳定性。3.我们利用高温多醇反应合成Cu_2O纳米球,并通过空气中的控温煅烧,氧化形成一系列Cu_2O-CuO空心纳米球催化剂。当Cu~(2+)/Cu~+为7.2时,催化剂在CO氧化反应中展现出最高的催化活性。在研究表面吸附和催化活性的基础上,提出了Cu_2O与CuO的协同催化机理,并解释了Cu_2O-CuO催化剂高活性、高稳定性以及Cu_2O纳米球催化剂自活化作用的内因。4.利用液相合成方法,表面掺杂,焙烧获得了一系列表面电子状态不同的Co_3O_4纳米催化剂。通过表面分析发现,具有较高Co~(3+)/Co~(2+)比例的Co_3O_4纳米催化剂,能降低CO吸附并避免催化剂失活,因而具有高活性和稳定性。
【图文】：

二氧化铈,催化剂,博士学位论文,干气

华东师范大学博士学位论文自 SBA-16 中间层的成分效应被认为有助于在 NiCe/SBA-16 Ni 颗粒。NiCe/SBA-16 催化剂对甲烷干重整显示出理想的还iCe/SBA-16 催化剂中具有 Ce3+的二氧化铈抑制了 SBA-16 骨架制了随后的干气重整甲烷中的 Ni 烧结。Ni 和二氧化铈之间的限制 Ni 的生长，还会降低 Ni 金属和二氧化硅表面的紧密接触起的 SBA-16 骨架的坍塌。

缺角,八面体,立方体,结构模型

华东师范大学博士学位论文热合成法是制备纳米氧化物的高效的方法之一。目前已有 Co3O4, Fe3O4, 合成的报道。例如，Li 等人[49]利用 Co(CH3COO)2·4H2O 为前驱体，加入 N溶液，，在高压反应釜中反应，通过调节前驱体和 NaOH 比例，获得了立方角八面体，正八面体的 Co3O4。这种不同形貌的 Co3O4暴露出不同的晶面电化学分析，正八面体 Co3O4表现出最好的电化学活性。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O643.36;TB383.1

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