CMK-5有序碳材料的化學(xué)氣相沉積法合成及其催化研究.pdf

1、本文以SBA-15為硬模板，二茂鐵為碳源和催化劑，采用化學(xué)蒸氣沉積(CVD)的方法合成了Fe/SBA-15/Carbon復(fù)合材料。然后通過選擇去硅(稀HF溶液)或去碳(空氣中550℃氧化)的方法，分別獲得具有高度有序的CMK-5中孔碳材料以及Fe2O3/SBA-15的復(fù)合材料。研究了CMK-5碳材料做為Pt催化劑載體，在甲醇的電催化氧化過程中的活性，考察了Fe2O3/SBA-15復(fù)合材料在苯與氯芐烷基化反應(yīng)中的催化活性。
　　

2、研究發(fā)現(xiàn)，以二茂鐵為碳源，可成功合成二維六方有序結(jié)構(gòu)的碳材料CMK-5。碳材料的結(jié)構(gòu)參數(shù)(管壁厚度，表面積，孔體積等)可通過改變CVD的時間來控制。利用原位產(chǎn)生的Fe的催化作用，可在較低溫度下(850℃)，合成具有一定石墨化程度的CMK-5。進一步增加熱解溫度，雖然CMK-5的石墨化程度提高了，但CMK-5的管狀結(jié)構(gòu)部分遭到破壞。合成的CMK-5在作為Pt催化劑載體時，Pt在CMK-5上的顆粒尺寸為3.1 am，小于同負載量的Pt在商業(yè)

3、XC-72的顆粒大小(5 nm)。甲醇電催化氧化性能顯示，Pt/CMK-5的電流密度均高于Pt/XC-72。在優(yōu)化的條件下，Pt/CMK-5(850℃)輸出電流密度是Pt/XC-72的2倍，優(yōu)良的電化學(xué)性能取決于材料的高度石墨化程度和較大的比表面積。Fe2O3/SBA-15復(fù)合材料中Fe2O3的含量也可通過改變CVD的時間來調(diào)節(jié)，研究發(fā)現(xiàn)，CVD方法可使Fe2O3均勻地負載在SBA-15的納米孔道內(nèi)部。延長CVD時間將使Fe/SiO2/

4、碳復(fù)合物中碳和鐵的含量迅速增加，從而導(dǎo)致在碳的氧化過程中部分α-Fe2O3分布到SBA-15的外表面，團聚成大的Fe2O3顆粒。TPR結(jié)果顯示，限定在SBA-15孔道內(nèi)部的α-Fe2O3和SBA-15外表面的α-Fe2O3具有完全不同的還原路徑。通過控制反應(yīng)時間可控制Fe2O3在SBA-15上的分布狀態(tài)，進而改變其還原路徑。Fe2O3/SBA-15復(fù)合材料對苯與氯芐的烷基化反應(yīng)具有非常高的催化活性和選擇性，復(fù)合材料對反應(yīng)溫度也十分敏感，