高分散金属纳米多相催化剂的制备及其催化氢化反应的研究
发布时间：2021-04-02 20:58
高分散金属纳米多相催化剂由于其较高的稳定性以及优异的催化性能而受到了广泛的关注,在实际的工业生产中亦得到了广泛的应用。制备高分散、高活性且具有较高稳定性的催化剂成为近年来研究的热点。本文以硬模板牺牲法制备了系列高分散金属钴催化剂,以氮化碳和石墨烯复合材料为载体制备了高分散金属钯催化剂。考察了制备的系列高分散金属催化剂对木质素衍生物的脱氧加氢、硝基化合物的氢化和转移氢化反应的催化活性。1、采用硬模板牺牲法,以不同孔径（MCM-41,SBA-15和FDU-12）SiO2为模板,以六水合硝酸钴-甘氨酸为配体,探究了不同孔径的SiO2对金属Co分散度的影响。研究表明,不同孔径的模板制备的催化剂呈现出不同的Co分散度,相较于MCM-41和FDU-12为模板制备的催化剂,通过SBA-15为模板制备的催化剂Co1@NC-（SBA）中的Co以单原子形式存在,对系列木质素衍生物的脱氧加氢和硝基化合物的氢化展现出了良好的催化活性。Co1@NC-（SBA）对香草醛的脱氧加氢和硝基化合物的氢化的催化活性超过了目前报道的绝大多数非贵金属催化剂。在重复利用十次后,催化剂仍然对4-硝基氯苯的氢化有着较高的催化活性。...
【文章来源】：河北农业大学河北省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图４催化剂Ｃ〇２Ｐ／ＣＮｘ的制备示意图［３４］??Ｆｉｇｕｒｅ?４?Ｇｒａｐｈｉｃａｌ?ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｏｆ?Ｃ〇２Ｐ／ＣＮｘ．??
对Ｃｏ－ＥＤＴＡ前驱体热处理得到了??薄层片状碳包裹的ＣｏＯｘ催化剂Ｃｏ＠Ｃ，ＩＣＰ分析表明Ｃｏ＠Ｃ中的Ｃｏ含量超过??了?９５％，在较温和的条件下（１４０°Ｃ，?ｌＭＰａＨ２），Ｃｏ＠Ｃ可在１５小时内将系列??硝基化合物以较高的转化率和选择性转化为相应的芳香胺类化合物，＇研宄表明??出可以穿过碳纳米片层参与反应，同时碳纳米片的包裹可以防止Ｃｏ被氧化，从??而使催化剂维持较高的催化活性。??贏Ａ?ＡＴｉｓ龜??１．?Ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ?３．?ＮａＯＨ?ｌｅａｃｈｉｎｇ??图５催化剂Ｃ〇＠ｍｅＳ〇ＮＣ的制备示意图【３７】??Ｆｉｇｕｒｅ?５?Ｇｒａｐｈｉｃａｌ?ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｏｆ?Ｃｏ＠ｍｅｓｏＮＣ．??Ｓｉｍ等人［３７］通过硬模板辅助法，以硅酸甲酯水解物为模板，以Ｃｏ、Ｚｎ双金??属ＺＩＦ为前驱体，经高温碳化并刻蚀掉模板后得到了单分散的具有Ｃｏ－Ｎｘ位点的??催化剂Ｃｏ＠ｍｅｓｏＮＣ?（图５），１１０°Ｃ和３ＭＰａＨ２条件下，２小时内以较高的转化??率将系列芳香类硝基化合物选择性氢化，Ｃｏ＠ｍｅｓｏＮＣ优异的催化性能归因于??Ｃｏ位点的原子级别分散，独特的Ｃｏ－Ｎｘ位点，氮掺杂和催化剂的多孔结构。Ｌｉ??课题组［３８］同样利用模板法，以ＮｉＣｌ２与１，１０－邻菲罗啉的配合物为前驱体，以ＭｇＯ??为模板制备了单原子犯负载在氮掺杂多孔碳催化剂Ｎｉ－Ｎ－Ｃ，催化剂比表面积大??８ｌ０ｍ２／ｇ－，?Ｎｉ的负载量达到了?４．４ｗｔ％，该催化剂对芳香类硝基化合物的催化氢??化表现出了优异的催化性能和稳定性，初次使用的ＴＯＮ和ＴＯＦ分别为８４和８．４??７??
化钼纳米片的导电性能和结构稳定性。研究证明蛋黄壳结构的??ＭｏＳ２＠Ｃ在锂电池储能方面有出色的表现。??＾?Ｃｏ－ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ?Ｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎ??￥?枣漏＾?ｆｅＨＢｆｃ?ａｍｍｍ??Ａｌｋａｌｉｎｅ?Ｅｔ０Ｈ／Ｈ２０?Ｓｉ〇２＠Ｓ丨Ｏｊ／ＲＦ?Ｓｉ０２＠Ｓ丨（ＶＣ??ｎａｎｏｓｐｈｅｒｅｓ?ｎａｎｏｓｐｈｅｒｅｓ??Ｍ０Ｓ２／Ｃ?Ｈｏｌｌｏｗ?ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ??ｎａｎｏｓｐｈｅｒｅｓ?ｃａｒｂｏｎ?ｎａｎｏｓｐｈｅｒｅｓ?（ＨＭＣＳｓ）??图７核壳状ＭｏＳ２＠Ｃ纳米球的合成示意图［５５】??Ｆｉｇｕｒｅ?７?Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｙｏｌｋ－ｓｈｅｌｌ?ＭｏＳ２＠Ｃ?ｎａｎｏｓｐｈｅｒｅｓ．??Ｈｕａｎｇ等人［５６］首先经浸渍和焙烧后得到Ｃｏ３０４和Ｍｏ０３吸附在ＳＢＡ－１５孔道??内的前驱体Ｃｏ３０４－Ｍｏ０３／ＳＢＡ－１５，再吸附１，１０－邻菲罗啉经７００°Ｃ高温碳化后得??到高分散的Ｍｎ０３掺杂的Ｃｏ催化剂Ｃｏ－Ｍｏ０３／ＮＣ＠ＳＢＡ－１５，?ＸＲＤ和ＨＲＴＥＭ表??征证明了?Ｃｏ和Ｃｏ－Ｍ〇０３的高分散性。以水合胼为氢源乙醇为溶剂，３０°Ｃ下可??以将系列硝基化合物催化氢化为对应的芳香胺化合物，展现出了较高的催化活性。??Ｃｏ－Ｍｏ０３／ＮＣ＠ＳＢＡ－１５优异的催化活性归因于Ｃｏ的高分散性和Ｃｏ－Ｎｘ（Ｃ）－Ｍｏ活??性位点对水合肼的活化。??Ｚｈａｎｇ等人［５７］开发了一种通过模板法制备具有高选择性、稳定的高分散Ｃｏ??催化剂。以酞菁钻为前体，Ｓｉ０２纳米球为模板，制备了氮掺杂介孔碳负载高分散??钴催化剂Ｃ〇＠ＮＭＣ－８
【参考文献】：
期刊论文
[1]Single-atom catalyst: a rising star for green synthesis of fine chemicals[J]. Leilei Zhang,Yujing Ren,Wengang Liu,Aiqin Wang,Tao Zhang. National Science Review. 2018(05)
[2]Single-atom heterogeneous catalysts based on distinct carbon nitride scaffolds[J]. Zupeng Chen,Evgeniya Vorobyeva,Sharon Mitchell,Edvin Fako,Nuúria López,Sean M.Collins,Rowan K.Leary,Paul A.Midgley,RolAND Hauert,Javier Pérez-Ramírez. National Science Review. 2018(05)
[3]Synthesis of ruthenium/reduced graphene oxide composites and application for the selective hydrogenation of halonitroaromatics[J]. Guang-Yin Fan,Wen-Jun Huang. Chinese Chemical Letters. 2014(02)
本文编号：3115948
【文章来源】：河北农业大学河北省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图４催化剂Ｃ〇２Ｐ／ＣＮｘ的制备示意图［３４］??Ｆｉｇｕｒｅ?４?Ｇｒａｐｈｉｃａｌ?ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｏｆ?Ｃ〇２Ｐ／ＣＮｘ．??
对Ｃｏ－ＥＤＴＡ前驱体热处理得到了??薄层片状碳包裹的ＣｏＯｘ催化剂Ｃｏ＠Ｃ，ＩＣＰ分析表明Ｃｏ＠Ｃ中的Ｃｏ含量超过??了?９５％，在较温和的条件下（１４０°Ｃ，?ｌＭＰａＨ２），Ｃｏ＠Ｃ可在１５小时内将系列??硝基化合物以较高的转化率和选择性转化为相应的芳香胺类化合物，＇研宄表明??出可以穿过碳纳米片层参与反应，同时碳纳米片的包裹可以防止Ｃｏ被氧化，从??而使催化剂维持较高的催化活性。??贏Ａ?ＡＴｉｓ龜??１．?Ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ?３．?ＮａＯＨ?ｌｅａｃｈｉｎｇ??图５催化剂Ｃ〇＠ｍｅＳ〇ＮＣ的制备示意图【３７】??Ｆｉｇｕｒｅ?５?Ｇｒａｐｈｉｃａｌ?ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｏｆ?Ｃｏ＠ｍｅｓｏＮＣ．??Ｓｉｍ等人［３７］通过硬模板辅助法，以硅酸甲酯水解物为模板，以Ｃｏ、Ｚｎ双金??属ＺＩＦ为前驱体，经高温碳化并刻蚀掉模板后得到了单分散的具有Ｃｏ－Ｎｘ位点的??催化剂Ｃｏ＠ｍｅｓｏＮＣ?（图５），１１０°Ｃ和３ＭＰａＨ２条件下，２小时内以较高的转化??率将系列芳香类硝基化合物选择性氢化，Ｃｏ＠ｍｅｓｏＮＣ优异的催化性能归因于??Ｃｏ位点的原子级别分散，独特的Ｃｏ－Ｎｘ位点，氮掺杂和催化剂的多孔结构。Ｌｉ??课题组［３８］同样利用模板法，以ＮｉＣｌ２与１，１０－邻菲罗啉的配合物为前驱体，以ＭｇＯ??为模板制备了单原子犯负载在氮掺杂多孔碳催化剂Ｎｉ－Ｎ－Ｃ，催化剂比表面积大??８ｌ０ｍ２／ｇ－，?Ｎｉ的负载量达到了?４．４ｗｔ％，该催化剂对芳香类硝基化合物的催化氢??化表现出了优异的催化性能和稳定性，初次使用的ＴＯＮ和ＴＯＦ分别为８４和８．４??７??
化钼纳米片的导电性能和结构稳定性。研究证明蛋黄壳结构的??ＭｏＳ２＠Ｃ在锂电池储能方面有出色的表现。??＾?Ｃｏ－ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ?Ｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎ??￥?枣漏＾?ｆｅＨＢｆｃ?ａｍｍｍ??Ａｌｋａｌｉｎｅ?Ｅｔ０Ｈ／Ｈ２０?Ｓｉ〇２＠Ｓ丨Ｏｊ／ＲＦ?Ｓｉ０２＠Ｓ丨（ＶＣ??ｎａｎｏｓｐｈｅｒｅｓ?ｎａｎｏｓｐｈｅｒｅｓ??Ｍ０Ｓ２／Ｃ?Ｈｏｌｌｏｗ?ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ??ｎａｎｏｓｐｈｅｒｅｓ?ｃａｒｂｏｎ?ｎａｎｏｓｐｈｅｒｅｓ?（ＨＭＣＳｓ）??图７核壳状ＭｏＳ２＠Ｃ纳米球的合成示意图［５５】??Ｆｉｇｕｒｅ?７?Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｙｏｌｋ－ｓｈｅｌｌ?ＭｏＳ２＠Ｃ?ｎａｎｏｓｐｈｅｒｅｓ．??Ｈｕａｎｇ等人［５６］首先经浸渍和焙烧后得到Ｃｏ３０４和Ｍｏ０３吸附在ＳＢＡ－１５孔道??内的前驱体Ｃｏ３０４－Ｍｏ０３／ＳＢＡ－１５，再吸附１，１０－邻菲罗啉经７００°Ｃ高温碳化后得??到高分散的Ｍｎ０３掺杂的Ｃｏ催化剂Ｃｏ－Ｍｏ０３／ＮＣ＠ＳＢＡ－１５，?ＸＲＤ和ＨＲＴＥＭ表??征证明了?Ｃｏ和Ｃｏ－Ｍ〇０３的高分散性。以水合胼为氢源乙醇为溶剂，３０°Ｃ下可??以将系列硝基化合物催化氢化为对应的芳香胺化合物，展现出了较高的催化活性。??Ｃｏ－Ｍｏ０３／ＮＣ＠ＳＢＡ－１５优异的催化活性归因于Ｃｏ的高分散性和Ｃｏ－Ｎｘ（Ｃ）－Ｍｏ活??性位点对水合肼的活化。??Ｚｈａｎｇ等人［５７］开发了一种通过模板法制备具有高选择性、稳定的高分散Ｃｏ??催化剂。以酞菁钻为前体，Ｓｉ０２纳米球为模板，制备了氮掺杂介孔碳负载高分散??钴催化剂Ｃ〇＠ＮＭＣ－８
【参考文献】：
期刊论文
[1]Single-atom catalyst: a rising star for green synthesis of fine chemicals[J]. Leilei Zhang,Yujing Ren,Wengang Liu,Aiqin Wang,Tao Zhang. National Science Review. 2018(05)
[2]Single-atom heterogeneous catalysts based on distinct carbon nitride scaffolds[J]. Zupeng Chen,Evgeniya Vorobyeva,Sharon Mitchell,Edvin Fako,Nuúria López,Sean M.Collins,Rowan K.Leary,Paul A.Midgley,RolAND Hauert,Javier Pérez-Ramírez. National Science Review. 2018(05)
[3]Synthesis of ruthenium/reduced graphene oxide composites and application for the selective hydrogenation of halonitroaromatics[J]. Guang-Yin Fan,Wen-Jun Huang. Chinese Chemical Letters. 2014(02)
本文编号：3115948
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