金属有机骨架、沸石分子筛负载纳米粒子催化剂的制备及性能研究
发布时间：2020-12-11 13:38
CO2是温室气体的一种,同时也是储存在大气中的廉价碳源。通过化学反应还原CO2既能够减少大气中CO2的含量,减少气候灾难的发生,生成高附加值的化学品,同时也能降低目前化石能源的消耗。基于此CO2的捕获和存储引起了全世界研究者的广泛关注,将金属有机骨架或者沸石分子筛和纳米粒子进行复合,合成高化学选择性、高效率、多功能催化剂是近期研究的热门。本文选用金属有机骨架UiO-66和硅铝氧化物沸石分子筛作为载体,贵金属纳米粒子提供催化活性中心。通过设计改变催化剂的结构,将多种材料的优势集中在一起,制备出复合型催化剂。并用SEM,TEM,EDS,BET,TGA和XRD等仪器对纳米材料的组成以及形貌结构等进行了表征,系统研究了其对催化CO2加氢的能力。1.预先合成出单金属PdNPs纳米立方体、双金属Pd@PtNPs纳米立方体和Pd@PtNCs纳米笼,并以金属纳米粒子为核,UiO-66作为壳制备出核—壳结构复合催化剂PdNPs@UiO-66,Pd@PtNPs@UiO-66 和空心 Pd@PtNCs@UiO-66。其中核心的PdNPs和Pd@PtNPs的粒径大小为19 nm和21 nm,Pd@PtNCs是...
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?ｃｏ２的催化加氢主要产物??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｍａｉｎ?ｐｒｏｄｕｃｔｓ?ｏｆ?ｃａｔａｌｙｔｉｃ?ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｃ〇２??１．２二氧化碳加氢反应概述??
华东理工大学硕士学位论文?第３页??图１．２是Ｃ０２催化加氢的主要方式。其中最简单的是逆水煤气［３８’３９］（ＲＷＧＳ）反应，??反应吸热，主要反应产物是ＣＯ，反应简单易于控制。使用的催化剂可以有效地活化原??本未反应的ｃｏ２，并减少在实际条件下将其转化为有用的化学品消耗的能量。催化ｃｏ２??加氢是在一定的温度和压力下使ｃｏ２和其他气体流经催化剂（热催化），或在环境条件??下使溶解在电解质中的ｃｏ２在电极上发生反应（电催化），以及使用光作为能源的光催??化。??Ｃ０２?ｐａｔｅｔｌｇｌ???ｒ?ｊ??Ｊ３?Ｇｒｅｅｒ＊?ｅｔｅｄｆｏｎｓ?ＲＥＨＫＨ?？??Ｉｆ??Ｑ＾ｉ?—???丨??．?ｉ?Ｊ?＼??ｂ?Ｔｈｅｒｍｓｅｓｔａｌｙｓｉｓ?＾?＜????Ｏｆｅｔｅ，?ａｒｏｍａｔｅ，?；??ｒｂ＜ＶＪ?Ａｉ?＊＇ｊ??Ｄｅ４ｏｃａｌｔ２ｅｄ?ＣＯ，?ｓｅｔｔｅｅｓ?ｆ??？???ｉ?■■丨．■■■－?■?■?ｔ??Ｃｈｅｍｉｃａｌ侧?ｕ?駿？ｙ??ｃ?Ｂ＆ｃ＆ｏｃａｔａｆｙａｊａ??Ｆｉｎｅ?ｃｔｉｅＲｉ?丨?ｃａｌｓ??＿明＿?＿免??图１．２?Ｃ０２的催化还原方式：（ａ，ｂ）热催化，（ｃ）电催化??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｙｐｅｓ?ｏｆ?Ｃ〇２?ｃａｔａｌｙｔｉｃ?ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ：?（ａ，ｂ）?ｔｈｅｒｍａｌ?ｃａｔａｌｙｓｉｓ，?（ｃ）?ｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｓｉｓ??１．２．１电催化Ｃ０２还原反应??电催化００２还原反应（Ｃ０２ＲＲ）的优点是使用水代替出作为氢源，反应过程相较??热催化更加节能，是生产化工原材料的有效途径之一［７＇４（＂４１）。但是电催化反应是在电
华东理工大学硕士学位论文?第５页??■銶ＵＴ難難??＃４＾?１＾４＾??，，警辨五，臂??？＊Ｋ＞＾輕？，“４？，‘？？夢‘??图?１．３?ＩＲＭＯＦｓ－ｎ?（ｎ?＝?ｌ－８，１０，１２，１４，１６）示意图??Ｆｉｇ．?１．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＩＲＭＯＦｓ－ｎ?（ｎ＝?１－８，?１０，?１２，?１４，?１６）??（２）?ＺＩＦｓ?系列??如图１．４所示，ＺＩＦｓ与分子筛的桥接角一致，这类化合物与沸石分子筛具有像相??似的拓扑结构［４７４９］，被称之为类沸石金属有机骨架化合物（Ｚｅｏｌｉｔｉｃ?Ｉｍｉｄａｚｏｌａｔｅ??Ｆｒａｍｅｗｏｒｋｓ，简称ＺＩＦｓ），是另一种用途广泛的多孔材料。图１．５是ＺＩＦｓ－ｎ的结构示意??图，由Ｙａｇｈｉ教授带领其研究团队，采用含氮杂环配体咪唑类化合物及其衍生物和金属??离子互相配位合成出来的，目前已经发现报道的ＺＩＦｓ有上百种，在各个领域用途广泛。??ＺＩＦｓ对合成的条件要求较低［５（Ｋ５２］，在常温常压下就可以方便地合成，且性能稳定，分??散性好，拥有极高的化学稳定性和热稳定性。??，Ｎ?Ｎ?＼?ｓｉ??Ｍ?Ｍ??Ｍ－ＩＭ－Ｍ?Ｓｉ?－?Ｏ?－?Ｓｉ??１?２??图１．４金属ＩＭ?（１）和沸石（２）中的桥接角。??Ｆｉｇ．?１．４?Ｔｈｅ?ｂｒｉｄｇｉｎｇ?ａｎｇｌｅ?ｉｎ?ｍｅｔａｌ?ＩＭ?（１）?ａｎｄ?ｚｅｏｌｉｔｅ?（２）??
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米电缆状催化剂MTe（M=Pt,PtCu）@UIO-67的组装及其催化二氧化碳转化（英文）[J]. 张华倩,许海涛,李媛媛,潘新波,李立双. Science China Materials. 2020(05)
[2]金属有机框架MOF-808-X高效催化CO2和甲醇直接合成碳酸二甲酯（英文）[J]. 宣铿,蒲彦锋,李枫,雒京,赵宁,肖福魁. 催化学报. 2019(04)
[3]Au/CeO2催化剂上CO2选择加氢为CO反应及其中间物种研究（英文）[J]. 朱晓兵,曲新,李小松,刘景林,刘剑豪,朱斌,石川. 催化学报. 2016(12)
[4]金属有机骨架材料在催化中的应用[J]. 黄刚,陈玉贞,江海龙. 化学学报. 2016(02)
本文编号：2910622
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?ｃｏ２的催化加氢主要产物??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｍａｉｎ?ｐｒｏｄｕｃｔｓ?ｏｆ?ｃａｔａｌｙｔｉｃ?ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｃ〇２??１．２二氧化碳加氢反应概述??
华东理工大学硕士学位论文?第３页??图１．２是Ｃ０２催化加氢的主要方式。其中最简单的是逆水煤气［３８’３９］（ＲＷＧＳ）反应，??反应吸热，主要反应产物是ＣＯ，反应简单易于控制。使用的催化剂可以有效地活化原??本未反应的ｃｏ２，并减少在实际条件下将其转化为有用的化学品消耗的能量。催化ｃｏ２??加氢是在一定的温度和压力下使ｃｏ２和其他气体流经催化剂（热催化），或在环境条件??下使溶解在电解质中的ｃｏ２在电极上发生反应（电催化），以及使用光作为能源的光催??化。??Ｃ０２?ｐａｔｅｔｌｇｌ???ｒ?ｊ??Ｊ３?Ｇｒｅｅｒ＊?ｅｔｅｄｆｏｎｓ?ＲＥＨＫＨ?？??Ｉｆ??Ｑ＾ｉ?—???丨??．?ｉ?Ｊ?＼??ｂ?Ｔｈｅｒｍｓｅｓｔａｌｙｓｉｓ?＾?＜????Ｏｆｅｔｅ，?ａｒｏｍａｔｅ，?；??ｒｂ＜ＶＪ?Ａｉ?＊＇ｊ??Ｄｅ４ｏｃａｌｔ２ｅｄ?ＣＯ，?ｓｅｔｔｅｅｓ?ｆ??？???ｉ?■■丨．■■■－?■?■?ｔ??Ｃｈｅｍｉｃａｌ侧?ｕ?駿？ｙ??ｃ?Ｂ＆ｃ＆ｏｃａｔａｆｙａｊａ??Ｆｉｎｅ?ｃｔｉｅＲｉ?丨?ｃａｌｓ??＿明＿?＿免??图１．２?Ｃ０２的催化还原方式：（ａ，ｂ）热催化，（ｃ）电催化??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｙｐｅｓ?ｏｆ?Ｃ〇２?ｃａｔａｌｙｔｉｃ?ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ：?（ａ，ｂ）?ｔｈｅｒｍａｌ?ｃａｔａｌｙｓｉｓ，?（ｃ）?ｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｓｉｓ??１．２．１电催化Ｃ０２还原反应??电催化００２还原反应（Ｃ０２ＲＲ）的优点是使用水代替出作为氢源，反应过程相较??热催化更加节能，是生产化工原材料的有效途径之一［７＇４（＂４１）。但是电催化反应是在电
华东理工大学硕士学位论文?第５页??■銶ＵＴ難難??＃４＾?１＾４＾??，，警辨五，臂??？＊Ｋ＞＾輕？，“４？，‘？？夢‘??图?１．３?ＩＲＭＯＦｓ－ｎ?（ｎ?＝?ｌ－８，１０，１２，１４，１６）示意图??Ｆｉｇ．?１．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＩＲＭＯＦｓ－ｎ?（ｎ＝?１－８，?１０，?１２，?１４，?１６）??（２）?ＺＩＦｓ?系列??如图１．４所示，ＺＩＦｓ与分子筛的桥接角一致，这类化合物与沸石分子筛具有像相??似的拓扑结构［４７４９］，被称之为类沸石金属有机骨架化合物（Ｚｅｏｌｉｔｉｃ?Ｉｍｉｄａｚｏｌａｔｅ??Ｆｒａｍｅｗｏｒｋｓ，简称ＺＩＦｓ），是另一种用途广泛的多孔材料。图１．５是ＺＩＦｓ－ｎ的结构示意??图，由Ｙａｇｈｉ教授带领其研究团队，采用含氮杂环配体咪唑类化合物及其衍生物和金属??离子互相配位合成出来的，目前已经发现报道的ＺＩＦｓ有上百种，在各个领域用途广泛。??ＺＩＦｓ对合成的条件要求较低［５（Ｋ５２］，在常温常压下就可以方便地合成，且性能稳定，分??散性好，拥有极高的化学稳定性和热稳定性。??，Ｎ?Ｎ?＼?ｓｉ??Ｍ?Ｍ??Ｍ－ＩＭ－Ｍ?Ｓｉ?－?Ｏ?－?Ｓｉ??１?２??图１．４金属ＩＭ?（１）和沸石（２）中的桥接角。??Ｆｉｇ．?１．４?Ｔｈｅ?ｂｒｉｄｇｉｎｇ?ａｎｇｌｅ?ｉｎ?ｍｅｔａｌ?ＩＭ?（１）?ａｎｄ?ｚｅｏｌｉｔｅ?（２）??
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米电缆状催化剂MTe（M=Pt,PtCu）@UIO-67的组装及其催化二氧化碳转化（英文）[J]. 张华倩,许海涛,李媛媛,潘新波,李立双. Science China Materials. 2020(05)
[2]金属有机框架MOF-808-X高效催化CO2和甲醇直接合成碳酸二甲酯（英文）[J]. 宣铿,蒲彦锋,李枫,雒京,赵宁,肖福魁. 催化学报. 2019(04)
[3]Au/CeO2催化剂上CO2选择加氢为CO反应及其中间物种研究（英文）[J]. 朱晓兵,曲新,李小松,刘景林,刘剑豪,朱斌,石川. 催化学报. 2016(12)
[4]金属有机骨架材料在催化中的应用[J]. 黄刚,陈玉贞,江海龙. 化学学报. 2016(02)
本文编号：2910622
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