包覆型纳米金属催化剂的制备及应用

来源 :南京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:antony86
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在煤化工、石油化工、农用化学品、精细化工、化学医药等现代化学工业中,90%的化学反应都是在催化剂的作用下完成的。催化剂的类别很多,其中非均相纳米金属催化剂由于具有活性高、选择性高、稳定性较好、易于回收使用、较高原子利用率等特点,在多种工业催化反应中得到广泛应用。本文章制备了一系列包覆型固载贵金属Pd、Pt、Ru纳米催化剂,并测试了系列催化剂的催化性能。本研究主要内容包括:  ⑴采用超声辅助浸渍法将活性组分Pd固载到功能化硅烷偶联剂TMG-silane修饰的γ-Al2O3上,随后在活性组分表面覆盖了一层V2O5,最终得到了催化剂V2O5/Pd/γ-Al2O3;通过系列表征得出:FT-IR表明功能化硅烷偶联剂TMG-silane很好的接枝在了γ-Al2O3上,TEM和XRD表明Pd高度分散在了γ-Al2O3上,平均粒径在5 nm左右,且Pd与覆盖剂V2O5发生了较强的相互作用。以氧化2,3,5-三甲基苯酚制备三甲基苯醌为模板反应,通过改变反应温度、溶剂、H2O2用量、催化剂用量、反应时间、载体、活性组分等因素,最终得出了催化剂在催化氧化2,3,5-三甲基苯酚反应中催化性能最高时的反应条件:2,3,5-三甲基苯酚,1 mmol;溶剂,乙腈,2mL;氧化剂,H2O2,3 Equiv.;催化剂,V2O5/Pd/γ-Al2O3,(Pd:0.75 mol%);反应时间,3h;反应温度,40℃;并在最优条件下,测试了催化剂回收使用性能,结果显示,该催化剂再回收7次以后,催化性能基本不变。  ⑵采用上面相似的方法制备了催化剂SiO2/Pd/SiO2,TEM和X-射线衍射均表明,活性组分Pd以较小粒径的形式高度分散在修饰的SiO2上,粒径约为2~5 nm。此外,以苯乙炔半加氢为模板反应,我们考察了功能化硅烷偶联剂TMG-silane的使用量及溶剂对催化剂催化性能影响;结果显示,在确定的反应条件下,TMG-silane占总质量的20%时催化剂的催化性能最高;在确定20 wt%的TMG-silane使用量后,我们得到了最佳反应条件:苯乙炔,3 mmol;溶剂,DMSO,2mL;催化剂,SiO2/Pd/SiO2,(Pd:0.01 mol%); H2,1 atm;温度,30℃;反应时间,10h。  ⑶制备了催化剂MgO/Ru/γ-Al2O3,表征结果显示金属Ru颗粒粒径在2~4 nm。我们以苯胺与苯甲醇的N-烷基化为模板反应,在无溶剂、反应时间24 h下,探讨了催化剂用量、苯胺与苯甲醇的摩尔比、反应温度对催化反应结果的影响,确定了除溶剂、反应时间外最佳的原料比、催化剂用量及最佳反应温度。  ⑷制备了催化剂MgO/Pt/γ-Al2O3,该催化剂中的活性组分Pt粒径分布在2~6 nm。在对硝基苯酚加氢的模板反应中,在较温和的条件(对硝基苯酚,1 mmol; C2H5OH,2 mL;温度,RT;催化剂,MgO/Pt/γ-Al2O3,(Pt:1 mol‰))下,3h即可完全反应,且该催化剂可以回收使用多次,催化性能基本不变。
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