Au基MOFs双功能催化剂制备及CO 2 与胺和H 2 的反应性能

发布时间：2023-04-02 05:46

　　近年来,空气中CO2含量过高,温室效应越来越严重。利用CO2作为C1原料,不仅能降低CO2含量,还能生产出甲酸、低碳烯烃和N-甲酰(基)化产物等高价值化学品。其中,CO2与胺/H2的N-甲基化反应是较为新颖的CO2利用方法。本文通过溶剂热法制备了以下MOFs材料:MIL-101(Cr)、UiO-66(Zr)、NH2-MIL-101(Al)、MIL-100(Cr)、MIL-100(Fe),通过浸渍法负载 Au 制备相应的Au基MOFs催化剂。以MIL-101(Cr)为载体,制备了 Au-Pd、Au-Pt、Au-Cu、Au-Ru双金属催化剂;酸性改性,制备了 Au/MIL-101(Cr)-HSO3、Au/HPW@MIL-101(Cr)催化化剂。采用 XRD、BET、FT-IR、SEM、HRTEM、XPS等手段表征催化剂的性质。在釜式反应器中,评价CO2与苯胺/H2的N-甲基化反应,优化反应条件。具体结果如下:(1)Au基MOFs催化剂:以 MIL-101(Cr)、UiO-66(Zr)、NH2-MIL-101(Al)、MIL-100(Cr)、MIL-100(Fe)为载体,制备Au基MOFs催...

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摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
    1.1 引言
    1.2 CO₂催化转化为高附加值化学品
        1.2.1 CO₂与环氧化物环加成反应
        1.2.2 CO₂羧基化反应
        1.2.3 CO₂催化还原
    1.3 CO₂的催化还原反应
        1.3.1 CO₂还原制甲酸
        1.3.2 CO₂还原制低碳烯烃
        1.3.3 CO₂还原制甲醇
        1.3.4 CO₂与胺的N-甲酰(基)化反应
    1.4 CO₂与胺的N-甲酰(基)化催化体系
        1.4.1 贵金属催化剂体系
        1.4.2 非贵金属催化剂体系
        1.4.3 非金属催化剂体系
    1.5 MOFs材料简介
        1.5.1 MOFs材料的应用领域
        1.5.2 MOFs材料的制备方法
        1.5.3 MOFs材料的分类
        1.5.4 MOFs材料的结构特点
        1.5.5 在催化方面的应用
        1.5.6 双功能催化剂
    1.6 MIL-101(Cr)材料在催化中的应用
        1.6.1 负载活性组分改性
        1.6.2 配体修饰改性
    1.7 本文的研究思路与主要内容
第二章 实验部分
    2.1 实验试剂及设备
    2.2 催化剂制备
        2.2.1 Au基MOFs催化剂的制备
        2.2.2 双金属催化剂的制备
        2.2.3 酸性改性MOFs催化剂的制备
    2.3 催化剂表征
        2.3.1 XRD表征
        2.3.2 BET表征
        2.3.3 FT-IR表征
        2.3.4 SEM表征
        2.3.5 HRTEM表征
        2.3.6 NH₃-TPD表征
        2.3.7 XPS表征
    2.4 催化反应评价
        2.4.1 反应装置
        2.4.2 数据处理计算
第三章 负载型Au基MOFs催化剂的制备及CO₂与苯胺/H₂的N-甲基化反应性能
    3.1 引言
    3.2 Au基MOFs催化剂的表征
        3.2.1 XRD
        3.2.2 BET
        3.2.3 NH₃-TPD
        3.2.4 HRTEM
    3.3 Au基催化剂不同MOFs载体对反应性能的影响
    3.4 Au/MIL-101(Cr)催化剂对CO₂与苯胺/H₂的N-甲基化反应性能的探究
        3.4.1 溶剂种类对反应性能的影响
        3.4.2 溶剂用量对反应性能的影响
        3.4.3 Au负载量对反应性能的影响
        3.4.4 催化剂用量对反应性能的影响
        3.4.5 反应温度对反应性能的影响
        3.4.6 气体压力比对反应性能的影响
        3.4.7 气体总压对反应性能的影响
        3.4.8 反应时间对反应性能的影响
        3.4.9 催化剂重复使用性能研究
    3.5 本章小结
第四章 改性催化剂的制备及CO₂与苯胺/H₂的N-甲基化反应性能
    4.1 引言
    4.2 Au-Pd/MIL-101(Cr)双金属催化剂的表征
        4.2.1 Au-Pd/MIL-101(Cr)双金属催化剂的物理性质(XRD、BET)
        4.2.2 Au-Pd/MIL-101(Cr)双金属催化剂的物质组成(FT-IR)
        4.2.3 Au-Pd/MIL-101(Cr)双金属催化剂的结构形貌(SEM、HRTEM)
        4.2.4 Au-Pd/MIL-101(Cr)双金属催化剂的活性位点(XPS)
    4.3 Au-Pd/MIL-101(Cr)双金属催化剂对CO₂与苯胺/H₂的N-甲基化反应性能的探究
        4.3.1 Au-Pd负载量对反应性能的影响
        4.3.2 催化剂用量对反应性能的影响
        4.3.3 反应温度对反应性能的影响
        4.3.4 气体压力比对反应性能的影响
        4.3.5 气体总压对反应性能的影响
        4.3.6 反应时间对反应性能的影响
        4.3.7 催化剂重复使用性能
    4.4 不同双金属催化剂对反应性能的影响
        4.4.1 双金属催化剂Au-Pt/MIL-101(Cr)
        4.4.2 双金属催化剂Au-Ni/MIL-101(Cr)
        4.4.3 双金属催化剂Au-Cu/MIL-101(Cr)
        4.4.4 双金属催化剂Au-Ru/MIL-101(Cr)
    4.5 催化剂酸性改性
        4.5.1 磺酸基改性MIL-101(Cr)载体
        4.5.2 磷钨酸酸化MIL-101(Cr)载体
    4.6 本章小结
第五章 结论及展望
参考文献
致谢
研究成果及发表论文
导师和作者简介
附件



本文编号：3778666