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碳纳米管负载铂基催化剂的制备及其催化邻氯硝基苯加氢性能
作 者: 贾永涛
导 师: 邱介山
学 校: 大连理工大学
专 业: 化学工艺
关键词: 碳纳米管 铂 负载催化剂 邻氯硝基苯 选择加氢
分类号: O643.3
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
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内容摘要
碳纳米管(CNTs)作为新型的催化剂载体,由于具有优异的物理、化学性质,引起了纳米催化领域的关注。本论文对CNTs负载铂(Pt)基催化剂的制备和性能进行了研究,采用多元醇还原法制备了Pt/CNTs催化剂和PtM/CNTs(M=Co,Ni)催化剂,以邻氯硝基苯(o-CNB)选择加氢反应为探针考察了Pt/CNTs催化剂的性能。采用XRD、TEM和ICP-AES等手段对催化剂进行表征,揭示了催化剂物理化学性质与其性能之间的关系。采用H2SO4/HNO3混酸氧化法化学修饰CNTs,采用SDS物理修饰CNTs。结果表明,化学与物理修饰都能在CNTs表面引入一定数量的活性位,这有助于促进Pt异相成核,提高Pt分散性,提升Pt/CNTs催化剂性能。SDS还能形成特定结构的胶束,影响Pt的成核与生长,控制Pt纳米粒子的形貌。CNTs经过物理与化学修饰后,制备的催化剂Pt/oCNTs-SDS,具有较高的催化活性,但不能抑制脱氯,o-CAN选择性仅为77.8%。采用不同表面活性剂(聚合物)物理修饰CNTs,包括SDBS、CTAB、Tween80和PVP,获得了形貌和性能迥异的Pt/CNTs催化剂,这与表面活性剂(聚合物)的分子结构和电学性质相关。一些表面活性剂(聚合物)对金属的负载和分散是不利的,如CTAB和PVP。采用调变多元醇还原法制备了Pt/oCNTs-pH催化剂,该催化剂具有较高的催化活性,但不能抑制脱氯,o-CAN选择性仅为73.2%。采用调变多元醇顺序还原法制备了核壳催化剂M@Pt/oCNTs(M=Co、Ni),该催化剂具有与Pt/oCNTs-pH相近的活性。由于Pt的几何或电子性质有所改变,使催化剂具有一定抑制脱氯能力,o-CAN选择性分别为89.4%和81.4%。采用调变多元醇共还原法制备了合金催化剂PtM/oCNTs(M=Co、Ni),该催化剂具有与Pt/oCNTs-pH相近的活性,并具有一定抑制脱氯能力,o-CAN选择性分别为84.2%和79.2%。PtM/oCNTs合金催化剂经过焙烧处理,金属粒径增大,催化活性降低,但能显著抑制脱氯,o-CAN选择性分别为92.8%和96.5%。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-9 引言 9-10 1 文献综述 10-28 1.1 CNTs的结构及性质 10-13 1.1.1 CNTs的结构特征 10-11 1.1.2 CNTs的物化性质 11-13 1.2 CNTs作为催化剂载体的应用 13-17 1.2.1 CNTs外壁的利用 13-15 1.2.2 CNTs内壁的利用 15-17 1.3 CNTs的修饰及在负载型催化剂制备中的应用 17-24 1.3.1 CNTs的化学修饰 17-20 1.3.2 CNTs的物理修饰 20-24 1.4 负载型Pt基催化剂在氯代硝基苯选择加氢反应中的应用 24-27 1.4.1 负载型Pt基单金属催化剂 25-26 1.4.2 负载型Pt基多金属催化剂 26-27 1.5 本论文的工作思路及主要内容 27-28 2 实验部分 28-31 2.1 载体及所用试剂 28 2.2 催化剂的制备 28 2.3 催化剂的性能评价 28-29 2.4 载体和催化剂的表征 29-31 3 乙二醇还原法制备Pt/CNTs催化剂及其性能 31-57 3.1 引言 31 3.2 CNTs的化学和物理修饰对Pt/CNTs催化剂性能的影响 31-45 3.2.1 CNTs的化学和物理修饰 31-34 3.2.2 Pt/CNTs催化剂的制备 34 3.2.3 Pt/CNTs催化剂的表征 34-38 3.2.4 Pt/CNTs催化剂的性能评价 38-43 3.2.5 Pt/CNTs催化剂的制备过程机理 43-45 3.3 Pt/CNTs催化剂制备条件考察 45-47 3.4 不同表面活性剂(聚合物)物理修饰CNTs对Pt/CNTs性能的影响 47-55 3.4.1 Pt/CNTs催化剂的制备和表征 47-51 3.4.2 Pt/CNTs催化剂的性能评价 51-53 3.4.3 表面活性剂(聚合物)影响Pt/CNTs性能的机理推测 53-55 3.5 本章小结 55-57 4 乙二醇还原法制备PtM/CNTs(M=Co,Ni)催化剂及其性能 57-71 4.1 引言 57-58 4.2 浸渍-乙二醇还原法制备M-Pt/CNTs双金属催化剂 58-61 4.2.1 M-Pt/CNTs的制备 58-59 4.2.2 M-Pt/CNTs的表征和性能评价 59-61 4.3 调变乙二醇顺序还原法制备M Pt/CNTs核壳催化剂 61-65 4.3.1 M Pt/CNTs的制备 61-62 4.3.2 M Pt/CNTs的表征和性能评价 62-65 4.4 调变乙二醇共还原法制备PtM/CNTs合金催化剂 65-69 4.4.1 PtM/CNTs的制备 65-66 4.4.2 PtM/CNTs的表征和性能评价 66-69 4.5 本章小结 69-71 结论 71-72 参考文献 72-79 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 79-80 致谢 80-81
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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
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