无金属掺氮碳材料和氮化硼催化液相氧化及加氢反应的研究

发布时间：2025-02-05 18:37

　　纳米碳材料和六方氮化硼作为新型的无金属催化剂受到了研究者的重视。该类催化剂的活性位点可通过可控引入掺杂剂、结构畸变/缺陷、或/和三维结构等方式得到有效调节,这为制备高效催化剂提供了强有力的手段和更大优化空间。非金属催化剂与传统金属基催化剂的催化机制有着本质的区别,本文关注其在液相条件下非金属催化氧化反应和加氢反应的活性位点,为催化剂的理性设计奠定基础。论文的主要内容如下:掺氮碳材料中的吡啶氮和石墨氮在非金属催化中的作用仍存在争议。本文通过实验和理论计算证实了掺氮碳材料催化苯乙烯环氧化的反应机制。氮的掺入能明显提高纳米碳管的催化活性,但随着氮含量的增加,其催化活性存在先增加后降低的现象。独立的吡啶氮和石墨氮作为活性位可能协同完成该催化反应;但高氮含量下吡啶氮和石墨氮存在位置协同作用,反而会抑制苯乙烯的环氧化反应。氮物种之间的协同效应是深入理解掺氮碳材料催化行为的重要方面,这将为无金属碳催化剂的理性设计提供新的思路。掺氮碳材料是催化硝基苯直接加氢合成苯胺的有效非金属催化剂,但其上的H₂解离机制仍未得到深刻认识。本文通过实验和理论计算证实质子溶剂和非质子溶剂中进行硝基苯加...

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图5-1(a)BN的N2吸附-脱附等温曲线,(b)BN孔径分布曲线

5.5.1氮化硼的织构分析图5-1(a)所示为系列BN样品的低温N2吸脱附等温曲线。根据IUPAC分类,所有BN样品的氮气吸附-解吸等温线均为Ⅳ类型,在低相对压力区(0<P/P0<0.4),吸附是不存在迟滞现象的单分子层吸附;在相对压力为0.4<P/P0<1.0时,出现了H4型....

图5-2(1a)和(1b),(2a)和(2b),(3a)和(3b)及(4a)和(4b)分别代表BN31,BN21,BN11和BN12的HRTEM;(1c)和(1d),(2c)和(2d),(3c)和(3d)及(4c)和(4d)分别代表BN31,BN21,BN11和BN12的SEM图。

5.5.2氮化硼的SEM和HRTEM表征图5-2显示了多孔氮化硼的HRTEM和SEM图。BN31、BN21、BN11及BN12的HRTEM图如5-2(1a)和(1b)、(2a)和(2b)、(3a)和(3b)、(4a)和(4b)图所示。BN31、BN21、BN11及BN12呈现....

图5-3 BN11的(a)HRTEM图像和(b)选区电子衍射(SAED)图,红色框区域为缺陷结构。

图5-2显示了多孔氮化硼的HRTEM和SEM图。BN31、BN21、BN11及BN12的HRTEM图如5-2(1a)和(1b)、(2a)和(2b)、(3a)和(3b)、(4a)和(4b)图所示。BN31、BN21、BN11及BN12呈现出片状结构,表面富含丰富的孔,孔的直径大约为....

图5-4 BN31、BN21、BN11及BN12催化剂的XRD谱图。

其中,k为衍射峰Scherrer常数(通常为0.9);λ为入射X射线波长(0.15406nm);θ为入射平面的布拉格衍射角;β为衍射峰的半高峰宽。表5-1列出了所合成的纳米氮化硼催化剂(002)晶面的层间距离和晶粒直径。结果显示,(002)晶面的层间距在0.35-0.37nm....

本文编号：4030272