离子液体调控钒磷氧材料的合成及应用
发布时间：2021-08-07 11:43
钒磷氧（V-P-O）复合金属氧化物在化学化工及电池储能领域具有广泛的应用,但是其存在利用率低,利用条件苛刻、产能不足等问题,对该类化合物的高值开发和利用具有重要的意义。本论文通过引入功能离子液体（ILs）对两种典型的钒磷氧化物[（VO）2P2O7（VPO）,VOPO4·2H2O（HVPO）]的结构进行调控,并结合表征分析及理论计算提出相应的作用机制,具体得到了以下结论:（1）提出“功能导向型设计”策略设计合成了具有单组份双功能的杂多酸离子液体（POM-ILs）助剂用于强化VPO催化正丁烷选择性氧化制顺酐的活性。并结合表征分析提出阴阳离子协同作用机制,ILs阳离子基引导催化剂前驱体生成二维有序的纳米片层结构,高温活化后,生成独特的网洞结构,使得催化剂（VO）2P2O7活性面（200）得到充分暴露。杂多酸阴离子基（POM）热分解成具有高度缺陷的O-P-Mo化合物负载在VPO表面形成更多的氧空位和晶格缺陷。而且我们利用NH3-TPD对VPO表面的酸性（α、β、γ酸性位点）进行定量定性划分并与催化性能进行关联。（2）利用ILs实现了对层板间由氢键构筑的HVPO块状复合金属氧化物的物理化学剥离,...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１．部分钒磷氧化物结构示意图．??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１．?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐａｒｔｉａｌ?Ｖ－Ｐ－Ｏ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．??
工大学硕士研究生学位论文???１．２．１?表面缺陷结构??复合金属氧化物的表面是反应第一接触的媒介体，活性位点的暴露，反应分子的??吸脱附及活化，电子的跃迁与传递等第一步都是首先发生在表面。表面结构缺陷的类??型和尺寸、掺杂水平、合成方法或后处理过程有关，不同的类型的缺陷结构示意图见??图?１－３。??〇〇〇〇?〇〇〇〇?ＯＯＯＯＯＯＯＯＯＯＯＯ??〇〇〇〇?〇〇〇〇?〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇?ＩＨｒ??—空位缺陷Ｉ掺杂缺陷Ｉ?应力缺陷?孔隙缺陷?Ｉ边缘／角缺陷－??图１－３．不同类型的缺陷结构示意图［２８］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３．?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｙｐｅｓ?ｏｆ?ｄｅｆｅｃｔｓ＾２８＾．??空位缺陷普遍存在于过渡金属氧化物表面，缺失氧原子或金属阳离子形成氧空位??（？Ｖ）或阳离子空位，是研究最为广泛的缺陷类型［２９－３（）］。许多体系都研究了空位缺陷的??产生，与块状晶格相比，空位周围的局部环境通常是富电子的，导致原子价态和局部??的电子结构发生了不同寻常的变化。Ｌｉ等人［３１］制备了一种超薄水滑石／石墨烯（ＣｏＡｌ－??ＬＤＨ／ＧＯ）复合材料用于高效催化苯甲醇的氧化，该催化剂具有大量的新生成的钴和??氧空位，导致更多带负电荷的ＶＣｃ）－Ｃ〇－ＯＨｓ＿活性位点和暴露的晶格氧空位生成，提高??了活性〇２２？的储存能力和促进了氧通量。ｗａｎｇ等人［３２］以赤铁矿为原型报道了氧空位??在光电催化水析氧（ＯＥＲ）进程中的作用机制，通过对阳极上的光电催化过程中关键??电荷转移和表面反应步骤的综合分析，阐明氧空位能够导致半导体与电解质界面复合??而促进体电荷
?北京化工大学硕士研究生学位论文???成２ｘ２隧道结构的ａ－Ｍｎ〇２纳米线。??？ＭｎＯ，?〇２??Ｍ？。免入＆??Ｓ－ｍ？〇！?Ｎ??图１－８．离子液体调控晶体炉Ｍｎ０２与ａ－Ｍｎ〇２的生长机制示意图［９５］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－８．?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｇｒｏｗｔｈ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｉｏｎｉｃ?ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｙ＾－Ｍｎ〇２??ａｎｄ?ａ－Ｍｎ〇２［９５ｌ??１．４．３?形貌及缺陷调控??与有机溶剂不同，ＩＬｓ是具有低熔点的有机盐，具有可忽略的蒸气压、高的热稳??定性和不可燃性等优势，是一种良好绿色的媒介。由于ＩＬｓ与层状材料之间的能够形??成强的相互作用，通过简单的超声或微波辐照方法可直接用作剥离层状材料的介质，??以产生高度浓缩的纳米片状分散体。Ａｉｄａ等人［９６］报道了一种利用微波辐射处理石墨??与寡聚离子液体的悬浮液在短时间（３０分钟）得到超高效率的单层石墨烯剥离（９３％）??的方法，单层石墨烯的选择性达到９５％。孤立的石墨烯纳米片结构完整，并且很容易??在寡聚离子液体中重新分散形成物理凝胶，利用磁场可保持石墨烯片的各向异性取向。??Ｗｕ等人吏用一种对温度敏感的聚合离子液体作为一种通用的聚合物表面活性剂，??通过连续超声作用实现了在水溶剂体系对ＭｏＳ２、石墨和六方ＢＮ的高效剥离。并且??由于聚合离子液体的温敏相变行为，剥落的纳米片悬浮液的分散稳定性可以通过温度??可逆的调节。??有报道指出ＩＬｓ可作为一种电导介质，可以在ＩＬｓ和金属氧化物之间形成一个强??电场，载流子密度可达到１〇１４？ｌ〇１５ｃｍ＿２，从而导致过度金属氧化物的电子
【参考文献】：
期刊论文
[1]钒磷氧复合氧化物及其在催化领域的应用[J]. 刘瑞霞,贺滨,罗琛,代飞,李自航,张瑞锐. 化工学报. 2018(04)
[2]正丁烷选择氧化制顺酐钒磷氧催化剂晶相结构的研究进展[J]. 贾雪飞,张东顺. 石油化工. 2016(06)
博士论文
[1]咪唑类离子液体力场开发及分子动力学模拟[D]. 姜坤.中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所) 2019
硕士论文
[1]高性能多酸类离子液体的制备及其在非均相催化中的应用[D]. 刘威华.河南大学 2018
[2]VOPO4的制备和电化学性能研究[D]. 张猛.哈尔滨工程大学 2014
本文编号：3327737
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１．部分钒磷氧化物结构示意图．??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１．?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐａｒｔｉａｌ?Ｖ－Ｐ－Ｏ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．??
工大学硕士研究生学位论文???１．２．１?表面缺陷结构??复合金属氧化物的表面是反应第一接触的媒介体，活性位点的暴露，反应分子的??吸脱附及活化，电子的跃迁与传递等第一步都是首先发生在表面。表面结构缺陷的类??型和尺寸、掺杂水平、合成方法或后处理过程有关，不同的类型的缺陷结构示意图见??图?１－３。??〇〇〇〇?〇〇〇〇?ＯＯＯＯＯＯＯＯＯＯＯＯ??〇〇〇〇?〇〇〇〇?〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇?ＩＨｒ??—空位缺陷Ｉ掺杂缺陷Ｉ?应力缺陷?孔隙缺陷?Ｉ边缘／角缺陷－??图１－３．不同类型的缺陷结构示意图［２８］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３．?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｙｐｅｓ?ｏｆ?ｄｅｆｅｃｔｓ＾２８＾．??空位缺陷普遍存在于过渡金属氧化物表面，缺失氧原子或金属阳离子形成氧空位??（？Ｖ）或阳离子空位，是研究最为广泛的缺陷类型［２９－３（）］。许多体系都研究了空位缺陷的??产生，与块状晶格相比，空位周围的局部环境通常是富电子的，导致原子价态和局部??的电子结构发生了不同寻常的变化。Ｌｉ等人［３１］制备了一种超薄水滑石／石墨烯（ＣｏＡｌ－??ＬＤＨ／ＧＯ）复合材料用于高效催化苯甲醇的氧化，该催化剂具有大量的新生成的钴和??氧空位，导致更多带负电荷的ＶＣｃ）－Ｃ〇－ＯＨｓ＿活性位点和暴露的晶格氧空位生成，提高??了活性〇２２？的储存能力和促进了氧通量。ｗａｎｇ等人［３２］以赤铁矿为原型报道了氧空位??在光电催化水析氧（ＯＥＲ）进程中的作用机制，通过对阳极上的光电催化过程中关键??电荷转移和表面反应步骤的综合分析，阐明氧空位能够导致半导体与电解质界面复合??而促进体电荷
?北京化工大学硕士研究生学位论文???成２ｘ２隧道结构的ａ－Ｍｎ〇２纳米线。??？ＭｎＯ，?〇２??Ｍ？。免入＆??Ｓ－ｍ？〇！?Ｎ??图１－８．离子液体调控晶体炉Ｍｎ０２与ａ－Ｍｎ〇２的生长机制示意图［９５］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－８．?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｇｒｏｗｔｈ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｉｏｎｉｃ?ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｙ＾－Ｍｎ〇２??ａｎｄ?ａ－Ｍｎ〇２［９５ｌ??１．４．３?形貌及缺陷调控??与有机溶剂不同，ＩＬｓ是具有低熔点的有机盐，具有可忽略的蒸气压、高的热稳??定性和不可燃性等优势，是一种良好绿色的媒介。由于ＩＬｓ与层状材料之间的能够形??成强的相互作用，通过简单的超声或微波辐照方法可直接用作剥离层状材料的介质，??以产生高度浓缩的纳米片状分散体。Ａｉｄａ等人［９６］报道了一种利用微波辐射处理石墨??与寡聚离子液体的悬浮液在短时间（３０分钟）得到超高效率的单层石墨烯剥离（９３％）??的方法，单层石墨烯的选择性达到９５％。孤立的石墨烯纳米片结构完整，并且很容易??在寡聚离子液体中重新分散形成物理凝胶，利用磁场可保持石墨烯片的各向异性取向。??Ｗｕ等人吏用一种对温度敏感的聚合离子液体作为一种通用的聚合物表面活性剂，??通过连续超声作用实现了在水溶剂体系对ＭｏＳ２、石墨和六方ＢＮ的高效剥离。并且??由于聚合离子液体的温敏相变行为，剥落的纳米片悬浮液的分散稳定性可以通过温度??可逆的调节。??有报道指出ＩＬｓ可作为一种电导介质，可以在ＩＬｓ和金属氧化物之间形成一个强??电场，载流子密度可达到１〇１４？ｌ〇１５ｃｍ＿２，从而导致过度金属氧化物的电子
【参考文献】：
期刊论文
[1]钒磷氧复合氧化物及其在催化领域的应用[J]. 刘瑞霞,贺滨,罗琛,代飞,李自航,张瑞锐. 化工学报. 2018(04)
[2]正丁烷选择氧化制顺酐钒磷氧催化剂晶相结构的研究进展[J]. 贾雪飞,张东顺. 石油化工. 2016(06)
博士论文
[1]咪唑类离子液体力场开发及分子动力学模拟[D]. 姜坤.中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所) 2019
硕士论文
[1]高性能多酸类离子液体的制备及其在非均相催化中的应用[D]. 刘威华.河南大学 2018
[2]VOPO4的制备和电化学性能研究[D]. 张猛.哈尔滨工程大学 2014
本文编号：3327737
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