多孔硫掺杂碳的制备及其载负金属催化剂抗烧结性能研究

发布时间：2021-03-22 21:43

　　碳载金属纳米颗粒催化剂因其在一系列重要的催化反应（如电催化氧还原、电催化小分子氧化、以及各类加氢/脱氢反应等）中具有优异的活性和选择性,而受到广泛关注和研究。然而传统的碳黑载体表面惰性,缺少足够的锚合位点与金属形成强金属-载体相互作用,反应过程中金属容易团聚和烧结,导致催化剂活性下降乃至失活。根据软硬酸碱原理,贵金属（软酸）和含S物种（软碱）容易形成强共价键。因此,通过S原子掺杂来化学功能化惰性的碳载体表面以构建金属-载体强相互作用,是一个非常有效的解决上述问题的方法。然而,目前S掺杂多孔碳载体材料（S-doped carbon,缩写为S-C）的制备往往需要用到大量的化学活化剂和硬模板,成本高昂、制备过程繁琐,限制了 S-C的大规模生产和实际应用。基于此,本论文通过合理选择小分子单体,经聚合制得微孔共轭聚噻吩,再经高温碳化得到具有高比表面积的微孔S-C材料。将其作为载体,制备了高载量的Pt纳米团簇催化剂,并对其在不同苛刻环境下的抗烧结性能进行了探究。最后将制备的S-C载负Pt纳米团簇催化剂应用于电催化甲酸氧化反应（formic oxidation reaction,缩写为FAOR）中,... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．３双溶剂法合成Ｐｔ＠ＭＩＬ－１０１的原理示意图［５７］??

６?ＰｔＣｎＵｉＯ＊６？??〇，〇，＿＿＾??Ｉｗｆ?＊?Ｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ?？?Ｉｓｏｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ??ｎＵ?１０－６６＊?＊?＊?Ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ?＊?Ｂｅｎｚｅｎｅ??（６．８?Ａ?ａｎｄ?７．２?Ａ）?｜１〇〇?■■??＾?５１４??Ｉ－?－?＊？：，■??）?Ｍ?＾?ｍｌ??ｎＵｉＯ－６７?ＰｔＣｎＭＯＦ－８０１?ＰｔＣｎＵｉＯ－６６?ＲＣｎＵｔＯ＞６７??（９．６?Ａ?ａｎｄ?１２?６?Ａ）?Ａｃｔｉｖｉｔｙ?ａｔ１￥０ｒＣ??图１．４?Ｐｔ／Ｚｒ－ＭＯＦｓ的不同晶体结构和产物选择性［５８］。??尽管ＭＯＦｓ有独特的孔道结构、大的比表面积和高的金属含量等优势，但由??于结构中存在有机组分，其热稳定性和化学稳定性相对较低，这很大程度阻碍了??它们在催化领域中的应用［５３］，需要进一步开发和优化。??１．２．３碳载体??碳载体是最常用的金属催化剂载体之一，拥有高比表面积、高孔隙率、良好??的导电导热性能和极佳的物理化学稳定性能等优点，满足研宄者心目中理想载体??所需的大多数性能［１，５９￣］。除此之外，如图１．５所示，碳载体在过热水蒸气（Ｔ＞??４００?°Ｃ）、高温液态水（Ｔ＞?２００。０和超临界水等各种苛刻的水热反应条件下均??具有非常好的稳定性１３５］。贵金属催化剂，特别是高载量的，有一个非常重要的??经济学问题就是关于贵金属的回收、精炼和再循环。使用碳材料作为贵金属催化??剂的载体能有效简化和解决这个问题，因为碳材料可以烧掉，留下贵金属高度浓??缩的灰烬，从而经济简单地回收它们，同时也能有效解决固体废弃物处理的问题??［３］。因此碳材料是一种安全、可持续发展和

?第１章???■國丨??Ｈｉ?ｆ＾ｏｏｒ??图１．５在（ａ）过热水蒸气和（ｂ）超临界液态水中各种多相催化剂载体的水热稳定性［３５］。??如图１．６所示，我国中科院纳米生物效应与安全性重点实验室王珠课题组［６４］??通过液相脉冲激光消融法在氧化石墨烯（Ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｏｘｉｄｅ，缩写为ＧＯ）纳米片上??载负了超小Ｒｈ纳米颗粒（１．８?±?０．４?ｎｍ）。Ｒｈ纳米颗粒通过静电相互作用均匀??分散在ＧＯ表面。在４－硝基苯酚还原反应中，该Ｒｈ／ＧＯ催化剂表现出很好的催??化活性，快速和完全地转化４－硝基苯酚为４－氨基酚，动力学常数是商业Ｒｈ／Ｃ的??２７倍。Ｒｈ／ＧＯ催化剂的优异催化活性归功于均匀分散在ＧＯ表面的小的Ｒｈ纳米??颗粒尺寸。韩国化学研究所Ｊｏｎｇ－Ｓａｎ?Ｃｈａｎｇ课题组［６５］在活性碳上负载了一系列??贵金属，得到Ｒｕ／Ｃ、Ｐｔ／Ｃ和Ｐｄ／Ｃ催化剂。这些催化剂均能有效催化乙酰丙酸选??择性加氢为Ｙ－戊内酯，得到１〇〇?％乙酰丙酸转化率和超过９９?％的ｙ－戊内酯选择??性。其中，Ｒｕ／Ｃ催化活性和选择性最好。??ＩｌＳｌ；?ｖ；＾?，??／?、：翁Ｖ??ＨｈｔＱＱ?ｎ＊ｎｏｃｏｍｐｏ？ｉｔｅ??？?＿－＇ｗ?ｌ?ｉ．．．－??Ｉ说！??■?Ｖ．?Ｘ：?ｉｒ－ＣＭ?Ｘ?（?ｙ??ＧＯ?￥ｈｅ？ｌ??图１．６?Ｒｕ／ＧＯ催化剂的合成和催化示意图［６４］。??６??


本文编号：3094529