铜和镍基纳米材料的制备及其在合成气转化中的应用
发布时间：2021-09-28 08:35
纳米材料因其独特的物理和化学特性,广泛应用于能源、催化等领域。纳米材料的催化性能与材料自身的尺寸、结构以及所处的物理环境等因素密切相关。可控制备具有特定尺寸、结构的纳米材料对研究其催化性能具有重要意义。针对合成气转化领域中通常面临的催化剂活性差、易失活、活性组分作用机理不清晰等问题,本论文可控制备了一系列三元CuO-CaO-ZrO2有序介孔材料以及不同晶相的Ni纳米晶材料,并将其分别用于合成气直接制甲酸甲酯（MF）以及合成气甲烷化反应,考察了催化剂结构对其性能的影响。本论文主要研究内容及结果如下:（1）采用溶剂挥发诱导自组装的方法制备了一系列三元Cu-Ca-Zr有序介孔催化剂,并将其用于合成气直接制甲酸甲酯反应,考察了有序介孔结构以及CuO活性组分的分散状态对催化剂活性与稳定性的影响。与浸渍法和纳米颗粒负载法制备的催化剂相比,“一锅法”制备的有序介孔催化剂表现出更高的活性和稳定性。这是因为“一锅法”制备的催化剂具有更高的比表面积,暴露出更多的活性位点,有利于CO的转化;同时,CuO高度分散于有序介孔骨架中,使CuO与CaO-ZrO2载体之间的协同效应得到增强,有利于提高MF选择性;另外...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)北京市
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２软模板法制备介孔材料示意图（Ｗａｎ?ａｎｄ?Ｚｈａｏ，?２００７）??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａ?ｓｏｆｔ?ｔｅｍｐｌａｔｅ?ｓｙｔｈｅｓｉｓ?ｏｆ?ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ??
２００３；?Ｙａｎｇ等，２００２）。有时为促进前驱体进入模板空隙结构中，需对模板材料进??行表面改性处理。Ｗａｎｇ等人（２００５）采用乙烯基修饰的二氧化硅介孔材料为模板，??以Ｃｏ（Ｎ０３）２为前驱体，成功合成了有序介孔Ｃ〇３〇４材料（图１．３），结果显示表??面修饰对前驱体进入孔道起到了至关重要的作用，该方法还可以用于其他金属前??驱体。??ＷＭ??图１．３?Ｃｏ３〇４有序介孔材料沿（ａ）?［１１１］和（ｂ）?［１１０］方向的ＴＥＭ图像（Ｗａｎｇ等，２００５）??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｏｒｄｅｒｅｄ?ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ?Ｃ０３Ｏ４?ａｌｏｎｇ?ｔｈｅ?ａ）?［１００］，?ｂ）?［１１０］?ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ??１．２．３金属氧化物有序介孔材料在催化领域的应用??７??
Ｌ?ＣａＯ?＋?Ｚｒ０２?■?ＣｕＯ?＋?ＣａＯ?＋?ＺｒＯｚ?＾?ＣｕＯ?ＮＰｓ??图２．１?Ｃｕ－Ｃａ－Ｚｒ有序介孔催化剂制备流程示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｏｒｄｅｒｅｄ?ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ?Ｃｕ－Ｃａ－Ｚｒ?ｃａｔａｌｙｓｔｓ??２．２．３催化剂表征??（１）?Ｎ２物理吸附分析??样品的Ｎ２吸附－脱附等温曲线通过Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ公司的ＮＯＶＡ?３２００ｅ型比表??面积和孔隙率快速分析仪测量得到。待测样品在２００?°Ｃ下真空脱气３?ｈ，以除去??表面吸附的杂质。样品的比表面积采用Ｂｒｕｎａｕｅｒ?Ｅｍｍｅｔｔ?Ｔｅｌｌｅｒ?（ＢＥＴ）方程，在相??对压力０．０５－０．３之间计算得到，孔体积根据氮气在相对压力为０．９８时的吸附量确??定，孔径分布曲线（ＰＳＤ）采用吸附分支通过Ｂａｒｒｅｔｔ－Ｊｏｙｎｅｒ－Ｈａｌｅｎｄａ?（ＢＪＨ）方法确定，??孔径分布曲线最高点对应的孔径作为催化剂中孔径的最可几孔径。??（２）?Ｈｂ程序升温还原（Ｈ２－ＴＰＲ）??样品的Ｈ２程序升温还原在Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ公司的ｃｈｅｍＢＥＴ?ｐｕｌｓａｒ?ＴＰＲ／ＴＰＤ??化学吸附仪上进行。首先称取５０?ｍｇ样品置于Ｕ型石英管中，在２００?°Ｃ、Ｈｅ气??氛下加热以除去表面杂质，脱气１?ｈ后降至室温。切换气体为１０．０?ｖｏｌ?％?Ｈ２／Ａｒ，??以］０?°Ｃ／ｍｉｎ的升温速率升至６００?°Ｃ，气体流量３０?ｍＬ／ｍｉｎ，出口气体采用ＴＣＤ??２３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Morphology and activity relationships of macroporous CuO-ZnO-ZrO2 catalysts for methanol synthesis from CO2 hydrogenation[J]. Yu-Hao Wang,Wen-Gui Gao,Hua Wang,Yan-E Zheng,Kong-Zhai Li,Ru-Gui Ma. Rare Metals. 2016(10)
[2]CNT表面修饰对Pt/CNT在邻氯硝基苯加氢反应中催化性能的影响[J]. 贾永涛,王闯,梁长海,邱介山. 催化学报. 2009(10)
[3]Synthesis of Ni nanowires via a hydrazine reduction route in aqueous ethanol solutions assisted by external magnetic fields[J]. L.Y.Zhang,J.Wang,L.M.Wei,P.Liu,H.Wei,Y.F.Zhang. Nano-Micro Letters. 2009(01)
[4]纳米粒子[J]. 李泉,曾广赋,席时权. 化学通报. 1995(06)
本文编号：3411582
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)北京市
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２软模板法制备介孔材料示意图（Ｗａｎ?ａｎｄ?Ｚｈａｏ，?２００７）??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａ?ｓｏｆｔ?ｔｅｍｐｌａｔｅ?ｓｙｔｈｅｓｉｓ?ｏｆ?ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ??
２００３；?Ｙａｎｇ等，２００２）。有时为促进前驱体进入模板空隙结构中，需对模板材料进??行表面改性处理。Ｗａｎｇ等人（２００５）采用乙烯基修饰的二氧化硅介孔材料为模板，??以Ｃｏ（Ｎ０３）２为前驱体，成功合成了有序介孔Ｃ〇３〇４材料（图１．３），结果显示表??面修饰对前驱体进入孔道起到了至关重要的作用，该方法还可以用于其他金属前??驱体。??ＷＭ??图１．３?Ｃｏ３〇４有序介孔材料沿（ａ）?［１１１］和（ｂ）?［１１０］方向的ＴＥＭ图像（Ｗａｎｇ等，２００５）??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｏｒｄｅｒｅｄ?ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ?Ｃ０３Ｏ４?ａｌｏｎｇ?ｔｈｅ?ａ）?［１００］，?ｂ）?［１１０］?ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ??１．２．３金属氧化物有序介孔材料在催化领域的应用??７??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]Morphology and activity relationships of macroporous CuO-ZnO-ZrO2 catalysts for methanol synthesis from CO2 hydrogenation[J]. Yu-Hao Wang,Wen-Gui Gao,Hua Wang,Yan-E Zheng,Kong-Zhai Li,Ru-Gui Ma. Rare Metals. 2016(10)
[2]CNT表面修饰对Pt/CNT在邻氯硝基苯加氢反应中催化性能的影响[J]. 贾永涛,王闯,梁长海,邱介山. 催化学报. 2009(10)
[3]Synthesis of Ni nanowires via a hydrazine reduction route in aqueous ethanol solutions assisted by external magnetic fields[J]. L.Y.Zhang,J.Wang,L.M.Wei,P.Liu,H.Wei,Y.F.Zhang. Nano-Micro Letters. 2009(01)
[4]纳米粒子[J]. 李泉,曾广赋,席时权. 化学通报. 1995(06)
本文编号：3411582
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