Pd-Te合金催化剂用于氢气氧气低温常压直接合成过氧化氢反应的研究

发布时间：2017-10-19 15:27

  本文关键词：Pd-Te合金催化剂用于氢气氧气低温常压直接合成过氧化氢反应的研究

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【摘要】：作为绿色氧化剂,过氧化氢(H202)被广泛用于各种领域。目前工业上最常用的H202生产方法是蒽醌法。然而,蒽醌法投资成本高、污染环境和存在安全隐患等问题限制了其发展。相比蒽醌工艺,H2和02直接法合成H202具有原子经济性、绿色环保、工艺流程简单等优点。但是由于直接法催化剂的低效率和安全问题,导致其至今没有实现工业应用。本文采用浸渍法制备了一系列Pd-M (M=Sn,Cu, Te)催化剂。活性测试表明,Pd-Te/Al2O3催化剂表现出较高H202产率和选择性。通过x射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、原位漫反射红外傅里叶变换光谱(CO-DRIFTS)、程序升温脱附(TPD)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)表征手段解析了催化剂的电子和几何结构。结果显示,Pd颗粒均匀的分布在载体上,平均粒径约为1.7-2.0 nin,尺寸和晶体结构没有明显改变。Te与Pd形成了Pd-Te合金,两者之间较强的相互作用影响了Pd的几何结构和电子结构,改变了催化剂的活性。Te的加入抑制了Pd对H2的吸附,削弱了对02的解离活化,有效地抑制了H202的加氢分解和H20的生成,提高了H202选择性。此外,Te的加入可以抑制Pd的析出,从而增加催化剂的稳定性。在此基础上,本文还考察了活性载体Ti02对Pd-Te催化剂的影响。研究表明,对Pd-Te/TiO2催化剂进行还原热处理可以提高H202的选择性,最高可达98%以上。CO-DRIFTS结果表明,热处理改变了催化剂表面Pd的排布。在Pdioo.oTei.o/Ti02中观测到了少量Pdσ+物种和大量单分散的Pd活性位。前者可以抑制H202的分解,后者有利于02的非解离活化,进而提高H202的选择性。
【关键词】：直接法 Pd-Te合金 H_2O_2选择性 CO-DRIFTS
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;TQ123.6
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 研究背景10-15
• 1.1 背景介绍10-12
• 1.2 H_2O_2生产方法12-15
• 1.2.1 电解-水解法12-13
• 1.2.2 蒽醌法13-15
• 第2章 文献综述15-27
• 2.1 直接法合成H_2O_2的简介15-16
• 2.2 直接法合成H_2O_2的技术难点16
• 2.3 直接法合成H_2O_2的研究进展16-18
• 2.4 直接法合成H_2O_2的反应机理18-20
• 2.4.1 氧活化合成H_2O_2机理18-19
• 2.4.2 质子-电子催化合成H_2O_2机理19
• 2.4.3 胶体Pd催化合成H_2O_2机理19-20
• 2.5 直接法合成H_2O_2的影响因素20-26
• 2.5.1 金属种类的影响20-22
• 2.5.2 Pd化学态的影响22
• 2.5.3 载体的影响22-23
• 2.5.4 氢离子的影响23-24
• 2.5.5 卤素的影响24
• 2.5.6 溶剂的影响24
• 2.5.7 反应器的影响24-26
• 2.6 本课题研究目的、意义及内容26-27
• 第3章 实验部分27-33
• 3.1 实验药品27-28
• 3.2 催化剂的制备28-29
• 3.2.1 催化剂的制备28
• 3.2.2 催化剂的活化28-29
• 3.3 催化剂性能测试系统29-31
• 3.3.1 催化剂性能测试装置29-30
• 3.3.2 催化剂性能评价指标30-31
• 3.4 催化剂的结构表征31-33
• 3.4.1 电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)31
• 3.4.2 X射线粉末衍射(XRD)31
• 3.4.3 透射电子显微镜(TEM)31
• 3.4.4 X射线光电子能谱(XPS)31-32
• 3.4.5 原位漫反射红外傅里叶变换光谱(DRIFTS)32
• 3.4.6 程序升温脱附(TPD)32-33
• 第4章 Pd-Te/Al_2O_3催化剂构-效关系的研究33-55
• 4.1 引言33-34
• 4.2 Pd-M合金助剂的筛选34-35
• 4.3 载体的筛选35-36
• 4.4 Pd-Te/Al_2O_3催化剂性能36-37
• 4.5 Pd-Te/Al_2O_3催化剂副反应的研究37-38
• 4.6 Pd-Te/Al_2O_3催化剂表征38-52
• 4.6.1 ICP-MS38-39
• 4.6.2 XRD39-40
• 4.6.3 TEM40-44
• 4.6.4 XPS44-48
• 4.6.5 CO-DRIFTS48-50
• 4.6.6 O_2-TPD50-51
• 4.6.7 H_2-TPD51-52
• 4.7 催化剂构-效关系的建立52-54
• 4.8 本章小结54-55
• 第5章 Pd-Te/TiO_2催化剂构-效关系的研究55-63
• 5.1 引言55-56
• 5.2 Pd-Te/TiO_2催化剂性能56
• 5.3 热处理对Pd-Te/TiO_2催化剂性能的影响56-57
• 5.4 Pd-Te/TiO_2催化剂副反应的研究57-58
• 5.5 Pd-Te/TiO_2催化剂表征58-62
• 5.5.1 XRD58-59
• 5.5.2 HAADF59-61
• 5.5.3 CO-DRIFTS61-62
• 5.6 本章小结62-63
• 第6章 总结与展望63-64
• 6.1 总结63
• 6.2 展望63-64
• 参考文献64-72
• 论文发表情况72-73
• 致谢73

【参考文献】

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1 傅骐;李志辉;;国内过氧化氢生产技术的现状及趋势[J];上海化工;2015年08期

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本文编号：1061856