多孔氮化硼微纳管的制备及其催化效应研究

发布时间：2021-03-11 05:26

　　在过去几十年间,工业上对于乙烯和丙烯的需求量日益增大。目前工业上生产低链烯烃的方法主要是石油工业中的蒸汽裂解,而裂解往往需要高温高压,伴随着大量能源的消耗。为了解决这个问题,低链烷烃的氧化脱氢成为了一项研究热点,而合适的催化剂对于此反应至关重要。与此同时,随着工业化进程的不断加深,化石能源的燃烧造成了大量二氧化碳气体的排放,引起了全球变暖、海平面上升等诸多问题。电化学还原二氧化碳在众多转化二氧化碳的手段中备受关注,然而较高的过电势和副反应的发生成为了最大的限制,这也使得对于电还原二氧化碳催化剂的研究迫在眉睫。氮化硼作为一种化学稳定性和热稳定性很好的无机非金属材料,早已作为负载基底应用于催化领域。近年来,随着六方氮化硼对于低链烷烃氧化脱氢催化活性的发现,研究人员对于氮化硼的催化效应又有了新的认识。本文以一种适用于催化领域的氮化硼微纳管的制备及掺杂为基础,后将其应用于乙烷的氧化脱氢催化和二氧化碳电还原。主要研究内容与结果如下:（1）多孔氮化硼微纳管的制备及其催化乙烷氧化脱氢的性能研究以三聚氰胺和硼酸为原料,通过一步反应合成了一种多孔的氮化硼微纳管（BNMTs）。这种微纳管的直径在200 n... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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石油相关产业链示意图

了氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)等有毒废气，即使是看似无害的二氧化碳(CO2)也会带来诸多问题。目前日益严重的温室效应，就是由二氧化碳气体含量急速上升引起，温室效应带来的全球气温升高、海平面上升等问题，已经成为了全人类共同关注的难题[8]。针对这个问题，目前主要考虑通过两种方式解决，一方面是直接采用更为清洁的能源，例如太阳能、风能、地热能等新能源，减少化石能源的燃烧，从根源上减少温室气体的排放；另一方面是通过一些手段，将大气中的二氧化碳进行捕捉，并转化为一氧化碳、甲醇等可利用的资源。图1.2二氧化碳人工生产与转化示意图Figure.1.2Schematicdiagramofartificialproductionandconversionofcarbondioxide二氧化碳是碳循环中的关键环节，在自然界中，动物的呼吸会自然产生二氧化碳，而植物却能够将二氧化碳转化。而化石能源的过度燃烧打破了这个平衡，

浙江大学硕士学位论文4图1.3代表性氮化硼纳米材料的结构模型：(a)0维富勒烯型氮化硼；(b)1维单壁纳米管型氮化硼；(c)2维单层纳米片型氮化硼Figure.1.3StructuralmodelsofrepresentativeBNnanomaterials:(a)0DBNfullerene,(b)1DBNsingle-wallednanotube,(c)2Dmono-layeredBNnanosheet类似于等电子体六方石墨，六方氮化硼也具有层内强键和层间弱范德华力（表1.1）。这使得六方氮化硼也有和石墨类似的性质，包括高导热性、高机械强度和高润滑性。然而，与纯共价碳碳键不同的是，硼碳键是具有部分离子键性质的。因此，六方氮化硼在光学、电学和化学性质方面与六方石墨存在显著不同（表1.1）[22-24]。通常情况下，六方氮化硼是白色的或接近透明的固体，具有较宽的带隙，导电性差，热稳定性和化学稳定性优异。独特的物理化学特性使得六方氮化硼材料能够用在深紫外光源、介电栅极、绝缘导热体、抗氧化润滑剂、易染高级材料、保护涂层、脱模衬里和中子俘获器中[25,26]。在实际工业生产中，六方氮化硼已广泛用于化妆品、绝缘材料、润滑剂、微波透明体等领域。表1.1六方氮化硼与六方石墨的部分性质比较[22-24]Figure.1.3Comparisonofpropertiesofhexagonalboronnitrideandhexagonalgraphite[22-24]性质六方氮化硼六方石墨键长(nm)0.1440.142键能(eV)43.7层间距(nm)0.3330.335杨氏模量(TPa)0.81～1.31.1面内导热率(W/mK)4002600带隙(eV)5.5～6～0抗氧化温度(℃)～840～600外观颜色白色/透明黑色1.2.2零维氮化硼纳米材料

【参考文献】：
期刊论文
[1]羟基化氮化硼催化乙烷氧化脱氢制乙烯（英文）[J]. 石磊,闫冰,邵丹,姜凡,王东琪,陆安慧.  催化学报. 2017(02)



本文编号：3075938