介孔碳复合体负载钯纳米催化剂用于肉桂醛加氢反应的研究

发布时间：2017-08-05 23:03

  本文关键词：介孔碳复合体负载钯纳米催化剂用于肉桂醛加氢反应的研究

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【摘要】：钯催化剂被广泛应于加氢反应,例如肉桂醛(CAL)的选择性加氢反应。但是催化剂存在金属钯的流失、团聚,催化剂结构的破坏以及极易吸附硫失活等问题。针对这些问题,本文利用巯基功能化聚合物后负载Pd纳米粒子制备介孔碳复合体负载钯催化剂(Pd/SH-MSC)。研究了其在水介质中肉桂醛选择性加氢反应中催化性能,并考察了硫脲对催化剂的中毒性能。第一章为文献综述。主要介绍了介孔材料的分类,介孔材料合成的方法以及钯催化剂的研究现状。第二章主要介绍了以巯基功能化介孔聚合物为载体,后负载钯纳米粒子制备Pd/SH-MSC催化剂。首先采用多元自组装技术,获得含有巯基介孔聚合物。进一步利用Pd-S配位作用负载Pd,并经过高温热解,去除SH物种,并原位还原Pd纳米颗粒,获得Pd/SH-MSC催化剂。得到的催化剂具有二维六方介观结构,较大的比表面积(600 m2/g),大的孔体积(0.50 cm3/g),均一的孔径(4.8nm),Pd纳米粒子被孔墙所固定,粒子尺寸为2.5 nm左右。第三章研究了钯催化剂在水介质中催化肉桂醛加氢反应的催化性能及抗中毒性。在反应条件为80℃、1 MPa H_2压力时,反应2 h,3Pd/SH-MSC可催化肉桂醛100%转化,转化数(TOF)达到2.5 s-1,远高于商业化Pd/C催化剂。主要产物为3-苯丙醛(HCAL),选择性达到80%,副产物为3-苯丙醇,未检测到C=O选择性加氢产物。3Pd/SH-MSC活性增强可能原因是Pd/SH-MSC制备过程中,炭化与Pd的还原同时进行,C物种可能优先沉积在2.5 nm Pd颗粒的边角等低配位原子上,因此,活性位上次表面层H扩散被显著增强,提高了催化剂C=C加氢反应活性。纳米粒子表面沉积碳同样被认为提高了催化剂抗硫脲中毒性能。此外,通过添加巯基化介孔氧化硅(SH-SBA-15)固体捕获剂的研究,证明催化活性中心是固载在介孔孔道内的Pd纳米颗粒,而非液相中流失的Pd物种。催化剂具有高的稳定性,至少可重复反应6次。第四章为全文总结。
【关键词】：钯催化剂 介孔碳复合体 肉桂醛加氢 水溶液
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 缩写说明9-11
• 第一章 前言11-25
• 1.1 α,β-不饱和醛加氢反应研究概述11-18
• 1.1.1 α,β-不饱和醛选择性加氢的研究意义11-12
• 1.1.2 肉桂醛加氢反应12
• 1.1.3 肉桂醛和氢化肉桂醛性能及用途简介12-13
• 1.1.4 肉桂醛选择性加氢催化剂的研究进展13-16
• 1.1.4.1 负载型金属催化剂13-15
• 1.1.4.2 载体对催化活性的影响15
• 1.1.4.3 助剂或促进剂对催化加氢选择性的影响15-16
• 1.1.5 α,β-不饱和醛选择性加氢机理的简介16-18
• 1.2 介孔材料的研究概述18-21
• 1.2.1 介孔材料18-19
• 1.2.2 介孔材料的合成方法19-21
• 1.2.3 介孔材料在催化领域的应用21
• 1.3 负载型钯催化剂21-24
• 1.3.1 钯催化剂21-22
• 1.3.2 负载型钯催化剂合成方法22-24
• 1.3.2.1 沉积沉淀法22
• 1.3.2.2 溶胶凝胶法22-23
• 1.3.2.3 浸渍法23
• 1.3.2.4 离子交换法23
• 1.3.2.5 其他方法23-24
• 1.4 选题意义24-25
• 第二章 介孔碳复合体负载钯纳米催化剂的合成25-39
• 2.1 引言25-26
• 2.2 实验部分26-29
• 2.2.1 原料与试剂26-27
• 2.2.2 甲阶酚醛树脂的合成27
• 2.2.3 制备含有巯基的介孔碳复合体材料27-28
• 2.2.4 介孔碳复合体材料负载钯催化剂的合成28
• 2.2.5 后负载法合成的钯催化剂28-29
• 2.3 催化剂的表征29
• 2.4 结果与讨论29-38
• 2.4.1 载体(SH)MSC负载钯前后结构对比29-31
• 2.4.2 钯含量对催化剂结构的影响31-35
• 2.4.3 热解温度对Pd催化剂结构的影响35-37
• 2.4.4 Pd-S配位作用的初步探讨37-38
• 2.5 本章小结38-39
• 第三章 负载钯纳米催化剂用于肉桂醛加氢反应39-52
• 3.1 引言39-41
• 3.2 实验部分41
• 3.2.1 原料与试剂41
• 3.2.2 实验过程41
• 3.3 结果与讨论41-51
• 3.3.1 肉桂醛加氢反应中内扩散影响41-42
• 3.3.2 肉桂醛加氢反应结果探讨42-44
• 3.3.3 催化剂抗中毒性能的测试44-45
• 3.3.4 不同催化剂上加氢反应的研究45-46
• 3.3.5 催化剂重复使用性能测试46-50
• 3.3.6 沉积碳对催化剂催化性能的影响50-51
• 3.4 本章小结51-52
• 第四章 全文总结52-53
• 参考文献53-61
• 附录一 作者简历和论文发表情况61-62
• 致谢62

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本文编号：627291