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巴豆醛选择性加氢负载Pt催化剂的研究

作　者: 王晓霞
导　师: 罗孟飞；谢冠群
学　校: 浙江师范大学
专　业: 物理化学
关键词: 巴豆醛 Pt催化剂 Lewis酸 电子效应 Pt粒子大小
分类号: O643.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 57次
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内容摘要


α,β-不饱和醛是制备香料、医药等精细化工产品的重要原料和反应中间体。通过气相选择性加氢制备α,β-不饱和醛是一种低污染、高附加值的方法。论文采用浸渍法制备负载Pt基催化剂,考察了催化剂的巴豆醛选择性加氢性能。结合X-射线粉末衍射分析(XRD), CO化学吸附,NH3程序升温脱附(NH3-TPD),原位红外漫反射光谱(DRIFTS)和原位X射线光电子能谱(XPS)的表征结果。发现Pt/NaCl/ZrO2催化剂不但具有较高的巴豆醇选择性,而且具有较高的活性。对反应活性位和作用机理进行了详细的研究。研究结果如下：1.NaCl对Pt/ZrO2催化剂巴豆醛选择性加氢性能的影响通过制备和比较一系列NaCl修饰的Pt/ZrO2催化剂的气相巴豆醛选择性加氢性能,发现催化剂的活性随着NaCl含量的增加而增加,巴豆醇的选择性在NaCl含量为1%是出现了最大值60%。NH3-TPD和吡啶红外表征结果表明催化剂表面的Lewis酸强度随着NaCl的增加而减弱,这是催化剂活性升高的原因。CO吸附的原位漫反射红外和原位XPS结果表明,催化剂Pt粒子表面电负性的增加能提高巴豆醇的选择性。但是,当NaCl含量超过3%时,巴豆醇的选择性开始下降。因此Pt粒子的长大,导致Pt与载体之间的界面和羰基吸附位减少,是引起了巴豆醇选择性的下降主要原因。2.助剂NaOH对Pt/ZrO2催化剂巴豆醛加氢反应性能的比较选取无氯Zr02和含氯ZrO2(Cl)作为载体,对NaOH的添加作用进行了详细的研究。发现Cl离子的存在,增强了Lewis酸的强度,Na离子改变了催化剂的电子云密度,是影响催化剂性能的主要原因。研究发现,添加了NaOH后,含Cl催化剂其活性和目标产物巴豆醇的选择性均有明显地提高；相反的是无C1催化剂其催化性能下降。3. Pt/NaCl/ZrO2和Pt/CeO2催化剂上气相巴豆醛选择性加氢失活机理初探采用沉积沉淀法和浸渍法分别制备了Pt/CeO2和Pt/NaCl(1)/ZrO2催化剂,对催化剂的巴豆醛选择性加氢性能进行了比较,重点对两个催化剂失活进行了比较。发现Pt/CeO2催化剂的活性下降过程伴随着巴豆醇选择性下降；而Pt/NaCl/ZrO2催化剂的活性下降过程伴随着巴豆醇选择性升高。研究发现,Pt/CeO2催化剂在反应过程中还原态Ce3+逐步转化为Ce4+,同时伴随着表面碳沉积；而Pt/NaCl/ZrO2催化剂上不存在元素的氧化还原和表面碳沉积的发生。这是导致选择性变化不同的原因。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-10
第一章 绪论  10-20
  1.1 引言  10
  1.2 α,β-不饱和醇的应用及制备  10-11
  1.3 α,β-不饱和醛的反应机理  11-13
  1.4 α,β-不饱和醛加氢的影响因素  13-18
    1.4.1 催化剂活性组分的影响  13-15
    1.4.2 催化剂载体的影响  15-16
    1.4.3 助剂的影响  16
    1.4.4 活性金属粒子大小的影响  16-18
    1.4.5 活性金属前驱体的影响  18
  1.5 本论文的选题依据和研究内容  18-20
    1.5.1 选题依据  18-19
    1.5.2 研究内容  19-20
第二章 催化剂的制备和表征  20-24
  2.1 样品的制备  20-21
    2.1.1 试剂和药品  20
    2.1.2 载体的制备  20
    2.1.3 催化剂的制备  20-21
  2.2 催化剂的表征  21-24
    2.2.1 X-射线粉末衍射分析(XRD)  21
    2.2.2 X射线荧光光谱(XRF)  21
    2.2.3 电感耦合等离子发射器元素分析(ICP-AES)  21
    2.2.4 CO化学吸附表征  21-22
    2.2.5 NH_3程序升温(NH_3-TPD)  22
    2.2.6 傅里叶转换红外光谱(FTIR)  22
    2.2.7 CO吸附的原位红外漫反射光谱(DRIFTS)  22
    2.2.8 原位X射线光电子能谱(XPS)  22-23
    2.2.9 催化剂的催化性能评价  23-24
第三章 掺杂NaCl对Pt/ZrO_2催化剂巴豆醛选择性加氢性能的影响  24-40
  3.1 引言  24-25
  3.2 实验部分  25
    3.2.1 载体的制备  25
    3.2.2 催化剂的制备  25
  3.3 结果与讨论  25-38
    3.3.1 Pt/NaCl/ZrO_2催化剂物相和组成的表征  25-27
    3.3.2 Pt/NaCl/ZrO_2催化剂的表面酸性  27-29
    3.3.3 Pt/NaCl/ZrO_2催化剂的原位CO DRIFTS表征  29-30
    3.3.4 Pt/NaCl/ZrO_2催化剂的XPS表征  30-31
    3.3.5 Pt/NaCl/ZrO_2催化剂用于巴豆醛选择性加氢  31-34
    3.3.6 Pt/NaCl(1)/ZrO_2催化剂的活性位  34-38
  3.4. 结论  38-40
第四章 NaOH对Pt/ZrO_2催化剂巴豆醛选择性加氢反应性能的影响  40-48
  4.1 引言  40
  4.2 实验部分  40-41
    4.2.1 载体的制备  40-41
    4.2.2 催化剂的制备  41
  4.3 结果和讨论  41-47
    4.3.1 催化剂物相和组成的表征  41-43
    4.3.2 催化剂的CO吸附和表面酸性  43-45
    4.3.3 催化剂的巴豆醛选择性加氢性能  45-46
    4.3.4 催化剂活性位讨论  46-47
  4.4 结论  47-48
第五章 Pt/NaCl/ZrO_2和Pt/CeO_2催化剂失活原因的对比研究  48-54
  5.1 引言  48
  5.2 实验部分  48-49
    5.2.1 载体CeO_2和NaCl(1)/ZrO_2的制备  48-49
    5.2.2 催化剂的制备  49
  5.3 结果与讨论  49-53
    5.3.1 催化性能比较  49-50
    5.3.2 催化剂的H_2-TPR表征  50-51
    5.3.3 反应后催化剂的红外表征  51-52
    5.3.4 反应后催化剂的Raman表征  52-53
  5.4 结论  53-54
参考文献  54-63
作者简介及发表文章目录  63-64
致谢  64-65

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 化学动力学、催化作用 > 催化 > 催化反应
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