纳米Pd溶胶及Pd/C催化剂的制备方法和催化作用研究

摘要

随着纳米领域研究的深入，研究者发现纳米级别的贵金属粒子在催化性能上具有更高的研究价值。贵金属钯独特的物理性能和高的催化活性同样引起研究者们极大的兴趣，由于钯纳米粒子在各种反应中极好的催化性能得到广泛的研究，钯作为一种加氢催化剂通常在学术界和工业中用于液相加氢。本文研究了以多种方法制备的活性炭负载Pd催化剂，并对催化剂进行表征和催化性能研究。主要结果如下：
　　 ⑴使用葡萄糖作为稳定剂，硼氢化钠作为还原剂顺利制备出可以重复使用的胶体钯催化剂。由TEM表征可知得到的胶体钯为单分散的4.0 nm左右的钯粒子。使用该胶体钯催化氢化α-蒎烯，在温和的反应条件下，α-蒎烯的转化率达99.4％，顺式蒎烷的选择性为81.3％。此外，胶体钯催化剂在反应过程中呈现出高的稳定性能，重复使用12次后仍然表现出好的催化活性和选择性。
　　 ⑵以葡萄糖为稳定剂，使用溶胶-凝胶法和浸渍法制备出一系列活性炭负载的纳米钯催化剂，并通过氮气吸脱附、紫外光谱仪和透射电镜对其结构进行了表征。在温和的反应条件下，Pd/C催化剂可应用于柠檬醛常压选择性加氢，并考察了钯的负载量、反应温度、反应时间和溶剂对反应的影响规律。结果表明：使用1.0％纳米钯/炭催化剂，柠檬醛的转化率为100％，二氢香茅醛的选择性达96.0％。
　　 ⑶本文以5％Pd/C为催化剂，对邻氯硝基苯制备邻氯苯胺的催化工艺进行了系统的研究。考察了溶剂、反应温度和反应时间对反应的影响。结果表明：常压下，Pd与邻氯硝基苯的质量比为1/2120，反应1.5 h，对邻氯硝基苯转化率和邻氯苯胺选择性分别为100％和90.2％，与5％Pt/C和5％Ru/C催化剂相比较，反应效果更佳。并且该催化剂在重复使用8次后仍保持较好的催化活性。
　　 ⑷以硝基苯为原料，利用工业生产的贵金属催化剂，经加氢还原生成苯基羟胺和Bamberger重排合成对氨基苯酚。考察了最佳的反应条件，为工业生产提供了可靠的基础。硝基苯加氢的最佳工艺条件为：m(硝基苯)∶m(催化剂中Pt含量)∶m(十六烷基三甲基溴化铵)∶m(乙酸)为1∶0.5×10-4∶0.2∶1.2，保持总体系硫酸浓度15.0％，反应温度70℃，反应时间为8 h，硝基苯转化率可达98.9％，对氨基苯酚选择性可达82.9％。该催化剂具有NB转化率高，PAP选择性好等优点。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1前言

1.2加氢催化剂的类型

1.3贵金属催化剂的优越性

1.4贵金属催化剂应用途径

1.5贵金属催化加氢实例

1.6总结与展望

1.7本文的研究内容

第二章 葡萄糖稳定纳米Pd催化α-蒎烯加氢反应的研究

2.1前言

2.2实验部分

2.3结果与讨论

2.4小结

第三章 纳米Pd/C催化柠檬醛选择加氢的研究

3.1前言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4小结

第四章 Pd/C催化氢化邻氯硝基苯的研究

4.1前言

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.4结论

第五章 Pt/C催化合成对氨基苯酚的研究

5.1前言

5.2实验部分

5.3结果与讨论

5.4结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢