高分散負載鈀納米金屬催化劑制備及其性能研究.pdf

1、金屬納米材料的性能受粒子尺寸大小、形貌、載體材料及其他因素的影響，通過控制金屬納米顆粒的尺寸大小和形貌可以調(diào)變金屬催化劑的催化活性和選擇性。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，金屬納米顆粒的形貌控制合成是調(diào)節(jié)催化劑的催化性能的一種常用手段，主要是因為金屬粒子的形貌決定著金屬晶粒表面暴露的晶面及角、邊和缺陷上的原子數(shù)目。因此，對金屬粒子的形貌控制是非常有意義的。同時，載體材料對金屬催化劑的催化性能也起著重要作用，其決定了金屬納米粒子在其表面的分散情況和粒徑大小。

2、金屬粒子高分散在理想的載體表面不僅能夠提高催化劑的活性和穩(wěn)定性，還能夠降低金屬的用量，提高催化劑的重復利用能力，降低金屬的損失。
　　 因而尋求或制備具有高比表面積和優(yōu)異物化性能的載體材料對于提高負載型金屬催化劑的催化性能至關(guān)重要。復合金屬氧化物具有不同組成和結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出特殊的物理和化學性能。其中鋅鋁尖晶石(ZnAl2O4)材料具有高的比表面、熱穩(wěn)定性和機械強度，強抗酸堿能力，可作為一個優(yōu)良的催化劑載體材料。
　　 石墨

3、烯（Graphene）是一種二維的含有蜂巢狀的片層碳納米晶體，通過單層sp2雜化的碳原子構(gòu)成。石墨烯具有特殊的性質(zhì)，如優(yōu)良的電學性能、高比表面和機械強度等特點，尤其是石墨烯作為一種載體材料來提高多相金屬催化劑的催化性能。本論文的具體研究工作如下:
　　 首先采用溶劑熱方法，以六次甲基四胺作沉淀劑，分別以甲醇/水、乙醇/水作溶劑制備ZnAl2O4，考察了溶劑的種類、加入量及沉淀劑的濃度等條件對所得ZnAl2O4的影響。同時以甲醇/

4、水（體積比1）作溶劑合成的微孔鋅鋁尖晶石為載體，將Pd納米顆粒均勻負載在微孔鋅鋁尖晶石上，并催化一系列Suzuki偶聯(lián)反應。實驗結(jié)果表明，這種高分散的微孔鋅鋁尖晶石負載的鈀催化劑表現(xiàn)出高的催化活性和重復利用率，主要是由于Pd納米粒子的高度分散以及Pd納米粒子與載體之間強的相互作用。
　　 采用乙二醇作為還原劑，通過調(diào)變反應條件，加入PVP和NaCl、KBr等外來物質(zhì)，一步合成出石墨烯上負載球形、立方體和二十面體形貌的Pd納米催化

5、劑。不同形貌的Pd納米催化劑對2-甲基-3-丁炔-2醇和肉桂醛催化加氫表現(xiàn)出不同的催化性能。催化結(jié)果表明:對于2-甲基-3-丁炔-2醇催化加氫，暴露{100）晶面的立方體-Pd/Graphene表現(xiàn)出最高的催化活性。暴露{111}晶面的二十面體-Pd/Graphene表現(xiàn)出最大的2-甲基-3-丁烯-2醇選擇性。對于肉桂醛加氫，二十面體-Pd/Graphene比立方體-Pd/Graphene對肉桂醛C=C加氫的產(chǎn)物苯丙醛具有較高的選擇性。