碳納米管負(fù)載金屬催化劑的制備及性能研究.pdf

1、碳納米管(CNT)作為催化材料具有明顯不同于傳統(tǒng)催化材料的特性和潛力，可望在精細(xì)化學(xué)品合成、石油化工產(chǎn)品的加工轉(zhuǎn)化及燃料電池等領(lǐng)域發(fā)揮其獨(dú)特的優(yōu)異性能，受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。本論文以碳納米管為催化劑載體，主要考察碳納米管負(fù)載金屬催化劑制備過程中有關(guān)因素的影響，以及催化反應(yīng)過程中的有關(guān)規(guī)律。具體的研究工作主要集中在以下幾個(gè)方面。 催化劑的制備方法對催化劑的性能有顯著的影響。我們比較了三種方法：浸漬法(IP)、乙二醇液相還原

2、法(EG)、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法(MOCVD)，考察了制備過程主要參數(shù)對催化劑性能的影響，在此基礎(chǔ)上，優(yōu)化制備過程，篩選更合適的制備方法。通過比較發(fā)現(xiàn)，MOCVD法具有操作靈活、制備過程簡單易行、金屬擔(dān)載量高、金屬粒子粒徑小且尺寸可控等優(yōu)點(diǎn)；通過調(diào)控碳納米管表面含氧官能團(tuán)的數(shù)量，可以調(diào)變金屬粒子的擔(dān)載量；采用1-辛烯的氫甲酰化反應(yīng)為探針反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)用MOCVD法制備的Co/CNT催化劑具有最高的催化活性和C9-醛的選擇性，并發(fā)現(xiàn)1-辛烯

3、的氫甲?；磻?yīng)性能與金屬鈷的粒徑大小和粒徑分布有關(guān)。 通過改進(jìn)的EG法制備出高分散的碳納米管負(fù)載金屬催化劑，并通過物化手段表征了催化劑制備過程中反應(yīng)體系的變化，從而理解金屬膠體的形成及金屬膠體與保護(hù)劑(乙二酸)相互作用機(jī)理。由甲酸在不同金屬表面的分解反應(yīng)的啟發(fā)，得出金屬乙二酸鹽的生成熱對EG法制備高分散的碳納米管負(fù)載金屬催化劑具有決定性的影響。在肉桂醛選擇加氫反應(yīng)中，發(fā)現(xiàn)Ag基催化劑的活性盡管較低，但選擇性最好。將Ru/CNT催

4、化劑用于苯甲醇氧化反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)在85℃氧氣氣氛下，以水-甲苯為溶劑時(shí)，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和選擇性都可以達(dá)到100％。 針對碳納米管表面疏水性及比表面積小這一特點(diǎn)，采用KOH高溫活化的方法對碳納米管進(jìn)行改性處理，并將活化碳納米管作為載體材料，利用浸漬法制備Co/CNT催化劑。結(jié)果表明，KOH高溫活化碳納米管對Co/CNT催化劑1-辛烯氫甲?；扇┑幕钚杂休^大提高，轉(zhuǎn)化率從57.6％提高到83.7％，C9-醛的產(chǎn)率從41.5％提高到57.