负载型钯纳米催化剂的制备及其在加氢反应中的应用

发布时间：2017-08-12 19:42

  本文关键词：负载型钯纳米催化剂的制备及其在加氢反应中的应用

  更多相关文章： 纳米催化剂 金属纳米颗粒 加氢脱氯反应 对氯苯酚

【摘要】：纳米催化剂凭借其高效的催化活性、良好好的稳定性以及应用广泛的特点受到了广大科研工作者的重视。氯代苯酚由于其使用范围广、毒性高和自然界中不易降解的特点,已经成为一累被人们十分重视的有毒物质。本论文的核心在于利用负载型钯纳米催化剂对氯代苯酚进行加氢脱氯,已达到降低其毒性的目的。在催化剂的制备过程中,利用傅里叶红外光谱仪,透射电镜,X射线衍射仪,X光电子能谱仪和电感偶合等离子体发射光谱仪对催化剂的各种特性进行了详细的表征。在该论文中,制备了四种形貌及特点均不同的催化剂并将其应用于对氯代苯酚的降解反应。这些催化剂分别是Pd/M48N、Pd/Fe3O4@SiO2@m-SiO2、SiO2/Pd@m-SiO2和Pd/DMSNs。利用这些催化剂分别探索了反应溶剂、碱性物质以及反应温度和时间对该反应的影响。本论文主要由以下相互衔接的四部分构成:1、利用具有超大比表面积(1251 m2 g-1)和超大孔容(1.5 m2 g-1)以及孔径为3.8 nm的MCM-48介孔微球(M48N)作为载体,通过原位还原的方法制备Pd,Pt和Ru/M48N负载型催化剂。探索最佳催化活性组分。通过实验分析得知Pd纳米颗粒作为活性中心对于此反应具有非常高的反应活性,Pt次之,Ru几乎对这个反应没有催化活性。2、为了解决催化剂在反应体系中的回收问题,Pd纳米颗粒修饰在磁性Fe3O4@SiO2@m-SiO2纳米载体上形成的负载型Pd/Fe3O4@SiO2@m-SiO2纳米催化剂被成功制备。Pd/Fe3O4@SiO2@m-SiO2纳米催化剂可以利用其磁性在外加磁场的作用下轻松地从反应体系的分离出来,从而解决的催化剂从反应体系中分离困难的难题。3、在催化剂的使用过程中,出现了催化剂活性中心的团聚和流失所引起的催化剂活性降低的问题。因此在这部分工作中,一种三明治壳核结构的SiO2/Pd@m-SiO2纳米催化剂被成功制备。SiO2/Pd@m-SiO2纳米催化剂由负载了Pd纳米颗粒的球形氧化硅作为核心,在外层包裹一层介孔有序氧化硅材料壳。有序介孔氧化硅材料的孔径大概是2.4 nm,提供了一个物理的障碍以阻止大约10 nm的金属Pd纳米颗粒从核心中流失和团聚,从而有效地避免了催化剂活性中心流失和团聚带来的催化剂活性的降低。4、在这部分工作中,合成了具有树枝状介孔硅球(DMSNs)作为载体所形成的Pd/DMSNs催化剂。对氯苯酚作为目标物质,Pd/DMSNs作为催化剂,溶剂为氢氧化钠水溶液,以及常压H2条件下进行对氯苯酚加氢脱氯以及过度加氢的反应条件。通过实验结果可以得到如下结:低催化剂加入量情况下,只出现脱氯步骤并且该步骤的反应速率与催化剂用量几乎是呈线性关系。在高的催化剂加入量情况下,会发生过度加氢的过程。并且此过程随着温度的升高过度加氢反应速率也是呈升高状态,但是脱氯步骤的反应速率却是最温度升高呈先增高后降低的趋势。
【关键词】：纳米催化剂 金属纳米颗粒 加氢脱氯反应 对氯苯酚
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 纳米材料的应用价值9
• 1.2 纳米材料简要介绍9-13
• 1.2.1 分子筛简介9-10
• 1.2.2 氧化硅纳米材料简介10-12
• 1.2.3 MCM-48和MCM-41纳米材料简介12-13
• 1.3 纳米材料表面修饰技术13
• 1.4 对氯苯酚加氢脱氯的研究现状简介13-14
• 1.5 论文选题背景及选题意义14-15
• 参考文献15-21
• 第二章 零价钯负载于具有超大比表面积的MCM-48介孔微球上的催化剂催化对氯苯酚加氢脱氯21-35
• 2.1 引言21-22
• 2.2 实验部分22-23
• 2.2.1 实验准备22
• 2.2.2 Pd/M48N，Pt/M48N和Ru/M48N催化剂的制备22-23
• 2.2.3 对氯苯酚加氢脱氯的实验过程23
• 2.3 实验结果和讨论23-31
• 2.3.1 表征23-27
• 2.3.2 对氯苯酚的加氢脱氯27-31
• 2.4 总结31-32
• 参考文献32-35
• 第三章 Pd/Fe_3O_4@SiO_2@m-SiO_2纳米催化剂在对氯苯酚加氢脱氯和对硝基苯酚还原中的应用35-51
• 3.1 引言35-36
• 3.2 实验过程36-37
• 3.2.1 Fe_3O_4@SiO_2@m-SiO_2磁性介孔材料的制备36
• 3.2.2 催化剂的制备36-37
• 3.2.3 氯代苯酚加氢脱氯实验步骤37
• 3.2.4 对硝基苯酚还原基本过程37
• 3.3 结果与讨论37-46
• 3.3.1 表征37-42
• 3.3.2 催化还原对硝基苯酚42-44
• 3.3.3 对氯苯酚加氢脱氯44-46
• 3.4. 总结46-47
• 参考文献47-51
• 第四章 利用三明治结构的SiO_2/Pd@m-SiO_2纳米催化剂催化对氯苯酚加氢脱氯反应51-64
• 4.1 引言51-52
• 4.2.实验过程52-54
• 4.2.1 合成SiO_2微球52
• 4.2.2 合成APTES修饰的SiO_2纳米球52
• 4.2.3 合成SiO_2/Pd纳米微球52-53
• 4.2.4 合成SiO_2/Pd@m-SiO_253
• 4.2.5 氯代苯酚加氢脱氯实验步骤53
• 4.2.6 稳定性实验53-54
• 4.3 结果与讨论54-60
• 4.3.1 表征54-57
• 4.3.2 对氯苯酚加氢脱氯反应57-60
• 4.4 总结60-61
• 参考文献61-64
• 第五章 水溶液中Pd/DMSNs催化对氯苯酚加氢脱氯以及过度加氢64-77
• 5.1 引言64-65
• 5.2 实验部分65-66
• 5.2.1 Pd/DMSNs纳米催化剂的制备65
• 5.2.2 氯代代苯酚加氢脱氯反应过程65-66
• 5.3 结果与讨论66-73
• 5.3.1 表征66-69
• 5.3.2 对氯苯酚加氢脱氯69-73
• 5.4. 总结73-74
• 参考文献74-77
• 在学期间研究成果77-78
• 致谢78

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