分级中空二氧化硅限域金属纳米粒子的构建及其选择性催化研究

发布时间：2017-12-13 07:29

  本文关键词：分级中空二氧化硅限域金属纳米粒子的构建及其选择性催化研究

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【摘要】：针对表面负载型催化剂在催化过程中存在的金属粒子易团聚失活,可重复使用效果差等缺点,本论文构建出一种新型的限域催化体系,以获得高稳定性、高催化活性以及可循环使用的负载型催化剂,即在内层二氧化硅表面引入金属活性中心,而外层二氧化硅又可作为金属活性中心的保护层,阻止其在催化过程中聚集和浸出。因此,该限域催化剂除具有负载型金属催化剂的优异性能外;还由于其金属活性中心被限域在二氧化硅内外层间的纳米空间,促使催化反应发生在非常窄的空间而提高其催化效率和可循环使用寿命。本论文分级中空二氧化硅的催化体系主要经以下几步完成:(1)利用合成的阳离子聚苯乙烯微球为模板,将正硅酸乙酯(TEOS)和烯丙基三乙氧基硅烷通过溶胶凝胶法水解,并利用静电吸附,使其沉降在聚苯乙烯表面,形成PS/SiO_2的核壳结构;(2)由于SiO_2表面带有负电,利用浸渍方法,可使得金属阳离子(Ag~+、Au~(3+))沉降在SiO_2表面,然后通过阳离单体(DMC)和苯乙烯进行共聚包覆在微球表面,制备出PS/SiO_2-M+/PS微球;(3)利用(1)同样的技术制备出第二层SiO_2;(4)最后经煅烧和硼氢化钠还原,成功制备出分级中空二氧化硅限域催化剂(SiO_2/Ag/SiO_2)。本方法不仅能有效地实现金属纳米粒子的定量负载,还可利用第二层苯乙烯模板的厚度实现其限域空间的可控。与传统表面负载型催化剂相比,该催化剂(SiO_2/Ag/SiO_2)不仅在氢化硝基苯时表现出更高的催化活性和更高的稳定性外,而且还具备良好的选择性催化,即在催化硝基苯和对硝基苯酚的混合溶液中,会先进行硝基苯的催化,将其反应到78.4%时,然后才开始缓慢催化对硝基苯酚。为此,我们进一步制备出金纳米粒子限域催化剂,并系统地研究了影响这类催化选择性的因素,包括催化底物的浓度、反应温度以及催化剂用量等与催化剂的催化活性的构效关系。研究发现,催化底物的浓度越高,分子间的氢键越强,其选择性效率越高,而催化剂量越低,也有利于提高其选择性。通过本学位论文研究工作的实施,不但丰富了限域催化剂的种类,而且还建立了一种以分级中空二氧化硅限域金属纳米粒子的简易制备方法,为其更好地应用于芳香硝基化合物的氢化还原成苯胺。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB383.1;O643.36

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本文编号：1284312