多级核壳型磁性金簇催化剂的制备与醇氧化性能研究

发布时间：2017-11-24 11:28

  本文关键词：多级核壳型磁性金簇催化剂的制备与醇氧化性能研究

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【摘要】：本论文以提高负载型Au催化剂的催化活性,同时实现其方便回收再利用的绿色催化为目标,首次以多级核壳结构磁性水滑石(LDH)材料为载体,以近原子精度的金纳米簇为前体,采用修饰的静电吸附法及适度焙烧制备了多级核壳结构磁性金纳米簇催化剂,研究了其醇氧化性能,探究了其结构与性能的关系。论文的主要内容如下：1)以蜂巢状多级核壳结构磁性材料Fe3O4@M3Al-LDH(M=Ni、Mg和Cu/Mg(0.5/2.5))为载体,以水溶性金纳米簇(Au25Capt18(1.6±0.5nm)和Pd掺杂Au24Pd1Capt18 (1.5±0.5nm))为前体,采用修饰的静电吸附法及后续适度焙烧制备了多级核壳型催化剂γ-Fe2O3@M3Al-LDH@Au25-x (x:Au纳米簇负载量,wt%)和γ-Fe2O3@Mg3Al-LDH@Au24Pd1-0.2。2)综合表征结果显示,低负载量样品γ-Fe2O3@Ni3Al-LDH@Au25-x (x～0.053,0.11)中,近原子精度的Au纳米簇高度分散在壳层LDH的边角位点,平均粒径分别为1.4±0.3 nm和1.9±0.6 nm。随负载量增加,γ-Fe2O3@M3Al-LDH@Au25-x (x-0.2) (M=Ni、Mg和Cu/Mg(0.5/2.5))的粒径分别增至3.0±1.3 nm,3.0±1.2nm和4.2±1.5 nm,归因于高负载量下Au25簇的烧结及其与壳层LDH的协同作用。3)1-苯乙醇氧化结果表明,γ-Fe2O3@M3Al-LDH@Au25-x催化剂在无外加碱助剂和常压02条件下较传统沉积沉淀法Fe3O4@Mg3Al-LDH@Au催化剂具有更高的活性。相同负载量下,催化剂γ-Fe2O3@Ni3Al-LDH@ Au25-0.23较γ-Fe2O3@Mg3Al-LDH@Au25-0.21和γ-Fe2O3@Cu0.5Mg2.5Al-LDH@Au25-0.2有更高活性,归因于前者大量的Ni-OH位和Au-载体强相互作用。4)γ-Fe2O3@Ni3Al-LDH@Au25-0.053在无溶剂条件下催化1-苯乙醇氧化活性TOF值高达112498 h-,且在有溶剂条件下对其他醇类的氧化都具有较高的活性,归因于近原子精度Au25纳米簇的富电子特征及其与壳层LDH和磁核间的三相协同作用。同时,催化剂可通过外加磁场快速与反应体系分离,且循环使用10次仍然保持很好的催化活性和选择性,是一种环境友好型绿色高效催化剂。5)Pd掺杂γ-Fe2O3@Mg3Al-LDH@Au24Pd,-0.2 (2.7±1.0 nm)催化剂比±-Fe2O3@Mg3Al-LDH@Au25-0.21具有更高的1-苯乙醇氧化活性,主要归因于Au-Pd的相互作用使部分电子云由Pd向Au转移,使得Au原子周围富集更多的电子,从而有利于提高醇氧化活性。
【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

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本文编号：1222114