鈮基固體酸負載銫催化劑上常壓無助劑條件下H2和O2直接合成H2O2反應(yīng)的研究.pdf

1、過氧化氫作為一種重要的化學(xué)品,廣泛應(yīng)用于化學(xué)品的綠色氧化合成、環(huán)境保護等領(lǐng)域。相比目前工業(yè)上使用的多步蒽醌法,以H2和O2直接合成H2O2更加經(jīng)濟且環(huán)境友好。本學(xué)位論文針對常壓下從氫氣和氧氣直接合成過氧化氫反應(yīng),研制了鈮基固體酸負載的Pd催化劑,考察其在不添加任何液體酸和鹵素助劑的情況下的催化性能,并對Pd尺寸效應(yīng)進行了研究。
　　 研究結(jié)果顯示,鈮基化合物可作為固體酸載體有效地促進H2O2的生成,其負載Pd催化劑的性能顯著優(yōu)于

2、其它固體酸載體(如磺化的碳材料、雜化材料,磷酸鋯等)的負載Pd催化劑。其中,磷酸鈮負載的鈀催化劑(Pd/NbOPO4)催化性能最佳,在O2/H2=15,283 K下反應(yīng)6小時之后,H2轉(zhuǎn)化率為17％,H2O2的選擇性為73％,H2O2的濃度可以達到0.41 wt％。該結(jié)果與目前報道的相同條件下液相共存酸和鹵素助劑的催化劑體系的H2O2生成能力相接近。FT-IR、Hammett指示劑滴定實驗及氨吸附實驗等酸性表征結(jié)果表明載體的酸性對H2O

3、2的合成至關(guān)重要,催化劑的酸性越強,H2O2選擇性和積累濃越高。
　　 針對Pd/NbOPO4催化劑,本文進一步研究了Pd粒子尺寸對反應(yīng)性能的影響。以油胺輔助的方法,我們在2.1 nm～6.3 nm內(nèi)制備了粒徑可控的單分散Pd粒子,并將其負載于NbOPO4上,用于直接合成H2O2反應(yīng)。結(jié)果顯示小粒徑的Pd粒子有利于獲得高的H2O2選擇性和生成速率。H2O2的分解反應(yīng)和加氫反應(yīng)實驗結(jié)果表明,在反應(yīng)條件下,不同Pd粒徑催化劑上的加氫