镍基金属间化合物的制备及其催化苯乙炔选择性加氢性能研究

发布时间：2017-11-18 03:01

  本文关键词：镍基金属间化合物的制备及其催化苯乙炔选择性加氢性能研究

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【摘要】：苯乙炔选择性加氢精制苯乙烯是一类重要的石油化工反应,Ni基金属间化合物因其突出的催化加氢性能,引起了研究者的广泛关注。然而,通过传统方法合成的Ni基金属间化合物催化剂,存在粒径、形貌、结构难于控制,催化剂稳定性差等弊端。因此,针对上述问题,本论文基于水滑石(LDHs)独特的结构特点,采用层状前体拓扑转变法制备了系列Ni基金属间化合物催化剂,其对苯乙炔选择性加氢制苯乙烯反应显示出突出的催化性能。通过外源法引入M组份(M=P、 Se、Te、Bi)与Ni基LDHs前体反应,系统调变Ni/M比例及LDHs前体结构拓扑转变条件,有效调控了NixMy金属间化合物催化剂的活性位结构；采用多种研究方法(原位表征技术、DFT理论计算方法),揭示了NixMy金属间化合物催化剂的几何／电子结构与催化性能的构效关系,认识了NixMy金属间化合物催化作用机制。本论文工作为Ni基金属间化合物催化剂的制备及性能强化拓展了新思路,具有一定的理论价值和实际应用前景。本论文的主要研究内容与结果如下：1、Ni_xP_y金属间化合物结构调控及其对苯乙炔选择性加氢催化性能研究针对难于进入LDHs层板的非金属P元素,论文提出以LDHs基高分散Ni纳米粒子为前体,外加不同比例红磷并沉积于其表面,精细控制焙烧还原条件,制备得到系列结构、形貌及组成可控的Ni_xP_y金属间化合物催化剂(Ni12P5, Ni2P, NiP2)。催化性能评价表明：随着P/Ni比例的升高,催化剂活性降低,选择性上升,其中Ni2P/Al2O3样品表现出来最佳催化性能(活性性98.6%,选择性88.2%)。进一步通过EXAFS,XPS, in situ FTIR和DFT研究了Ni_xP_y金属间化合物特定的配位环境和有序的原子排列,两种元素在原子水平上相互高分散,电子由Ni偏移到P。Ni_xP_y金属间化合物这种独特的几何和电子结构,影响了反应中间产物的吸附状态,有效降低了苯乙烯的脱附能,抑制了产物苯乙烯的过加氢,从而显著提高了苯乙烯的选择性。2、NiM (M=Se、Te、Bi)金属间化合物的制备及其对苯乙炔选择性加氢催化性能研究基于上述工作,采用外源法引入M(M=Se、Te、Bi)组份于LDHs基Ni纳米催化剂前体,经层状前体原位拓扑转化过程,制备得到系列负载型NiM (NiSe、NiTe、NiBi)金属间化合物催化剂,并研究了其对苯乙炔选择性加氢的催化性能,其中NiBi金属间化合物展现出最佳的苯乙炔催化性能(活性性95%,选择性85%)。通过系列结构表征表明：上述三种金属间化合物具有近似的晶体结构及表面Ni与M原子排布。H2-TPR和DFT理论计算表明：由于形成Ni基金属间化合物的M物种及其电子结构不同,促使活性中心Ni的电荷密度具有明显差异,影响了Ni活性位对反应物氢的解离、活化能力,从而决定了催化剂的苯乙炔选择性加氢性能。
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36

【参考文献】

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1 刘迎新;陈吉祥;张继炎;;Effects of the Supports on Activity of Supported Nickel Catalysts for Hydrogenation of m-Dinitrobenzene to m-Phenylenediamine[J];Chinese Journal of Chemical Engineering;2007年01期

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本文编号：1198268