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生物质资源作为绿色可再生资源,是理想的化石燃料的替代品。作为一种重要的生物质转化利用过程中的平台分子,甘油的选择性氧化不仅是实现甘油高附加值利用的重要途径,还可以为多元醇的催化氧化提供理论依据。甘油氧化产物众多,因此选择合适的催化体系来提高甘油的选择性极其重要。纳米级催化剂颗粒的结构、不同组分之间的相互作用可以有效改变其催化性能。尤其是特定晶面的暴露可以影响金属和载体的相互作用,从而调控催化性能。本论文以制备高活性、特定选择性的甘油氧化催化剂为目标,围绕纳米金的形貌、载体组成和暴露晶面与催化性能的关系规律展开研究。主要研究内容及结论如下: (1)用NaBH4还原法在氧化铈纳米棒(CeO2-R)、纳米立方体(CeO2-C)、纳米八面体(CeO2-O)上负载金纳米晶制备了三种不同形貌氧化铈负载金的催化剂。三种催化剂中金的负载量相似,粒径大小相近,价态相同。甘油催化氧化实验表明,Au/CeO2-R催化的氧化产物中乳酸的选择性(76.6%)显著高于Au/CeO2-C、Au/CeO2-O,而C-C键断裂产物的选择性(9.4%)显著低于Au/CeO2-C、Au/CeO2-O。对比实验及Raman分析表明,这可能与三种载体表面氧空位的含量不同有关。同时,在考察甘油氧化反应条件对反应转化率和选择性的影响,以及对各中间产物进行催化氧化实验的基础上,推断出完整的甘油氧化反应路径。 (2)制备出三种不同长径比的纳米金Au(Ⅰ)(长径比1.3±0.4)、Au(Ⅱ)(长径比1.5±0.8)、Au(Ⅲ)(长径比1.7±0.4),以氧化铈纳米棒为载体制备出负载不同形貌的金催化剂。甘油催化氧化实验表明,Au(Ⅲ)/CeO2-R催化氧化产物中乳酸的选择性(72.0%)显著高于Au(Ⅰ)/CeO2-R、Au(Ⅱ)/CeO2-R,而C-C键断裂产物的选择性(15.4%)显著低于Au(Ⅰ)/CeO2-R、Au(Ⅱ)/CeO2-R。以氧化铈纳米片作为载体,得出类似的选择性规律。对比实验及TEM分析表明,这可能与三种形貌中纳米金暴露(111)晶面的比例有关。通过比较氧化铈纳米片、氧化铈纳米棒、氢氧化铈纳米棒三种载体负载Au(Ⅲ)催化剂的催化性能,发现氢氧化铈纳米棒催化剂对C3产物的选择性最高。因此,载体氧空位浓度和纳米金(111)面可能都有利于C3产物的生成。 (3)在相同的甘油氧化反应条件下,我们通过调节混合载体中氧化铈和氧化锰比例,将甘油氧化的活性及选择性进行调控。因此,通过两种载体的简单混合就可以改变目标产物,提高催化活性,这对于甘油氧化反应控制产物分布具有重要的意义。