论文部分内容阅读
Pd基纳米催化剂在石油、化工、能源、生物医药及环境保护等领域具有较高的催化活性,因此一直是催化科学研究的热点。然而单金属Pd催化剂通常存在负载量高、颗粒尺寸大、分散性差等缺点。针对这一问题,人们通常在Pd催化剂中引入第二种金属合成双金属Pd纳米颗粒,降低Pd用量的同时改变Pd原子的电子结构,再结合制备方法的改进以控制Pd纳米颗粒的尺寸、表面形貌及分散性等,进而提高催化剂的催化性能。水滑石作为一种层状化合物,层板上的化学组成和层间阴离子可进行调控。基于此,本文拟以掺杂Cu的水滑石为载体制备负载型PdCu双金属纳米催化剂。(1)提出了一种能够有效控制双金属纳米催化剂颗粒大小和分散性的方法。采用共沉淀法制备CuMgAl水滑石(Cu-HTs),然后利用浸渍法将Pd浸渍在Cu-HTs上经过还原便可得到PdCu/HTs催化剂。即在MgAl水滑石层板上引入Cu2+,然后以高分散的构晶离子Cu2+作为定位剂,利用Cu和Pd之间强的相互作用,诱导Pd原子定位分散在载体表面,提高表面利用率,进而得到高分散的PdCu双金属催化剂。作为对比,同样地制备了 MgAl 水滑石(HTs),然后同时浸渍Pd和Cu得到传统催化剂PdCu/HTs-C。采用XRD、TPR、STEM、XPS等技术对两种催化剂的结构、物相及组成进行了表征。结果表明,PdCu/HTs的纳米颗粒尺寸大约为2.4nm,分散度达36.7%,且随着Pd负载量继续增大,其颗粒尺寸依然较小,分散度较高。而PdCu/HTs-C的颗粒尺寸约为4.3nm,分散度为20.5%,颗粒团聚较为严重。一系列的表征说明,掺入水滑石中的Cu对Pd具有定位作用,能够有效地分散Pd纳米颗粒。(2)以苯甲醇的有氧氧化考察催化剂的催化性能。研究了还原温度、催化剂用量、Pd负载量及水滑石中Cu含量对PdCu/HTs性能的影响,同时探究了最佳反应温度及反应时间,最后探索了 PdCu/HTs催化剂的重复使用性。研究发现,当还原温度为500℃,催化剂用量为O.1g,Pd负载量为1wt%,Cu2+/Mg2+/Al3+比例为0.1:2:1,在110 ℃、反应3 h时,应用PdCu/HTs催化剂,苯甲醇实现了完全转化,苯甲醛的产率达97%,远高于应用PdCu/HTs-C时得到的苯甲醛产率(72%)。