负载型纳米铂催化剂的制备及催化加氢性能研究

摘要

本研究分别以金属氧化物MgAl2O4、Al2O3、CeO2为载体,Pt为活性组分,制备了负载型纳米铂催化剂,利用XRD、TEM、SEM、XPS和BET等手段对它们的组成、形貌及结构等进行了表征,并将这些催化剂应用于苯甲醛及其衍生物催化加氢反应中。完成的研究工作有以下三方面：
　　 ⑴以PVP为稳定剂,采用乙醇回流还原法制备出金属Pt纳米粒子,然后采用胶体沉积法将Pt纳米粒子负载到镁铝尖晶石上。用UV-Vis、XRD、TEM和SEM-EDX等手段对它们进行了表征。制备出的PVP稳定的Pt纳米粒子平均粒径为2.8 nm,Pt纳米粒子高度均匀地分散在MgAl2O4载体表面。在温和的反应条件下,负载型Pt/MgAl2O4催化剂对苯甲醛及其衍生物催化加氢生成苯甲醇及其衍生物表现出较高的活性和选择性。根据动力学实验结果计算,Pt/MgAl2O4催化剂对间苯氧基苯甲醛加氢生成间苯氧基苯甲醇反应的动力学表达式为r=k·c1.44·PH2,该反应的活化能为35.6 kJ mol-1。
　　 ⑵以Al2O3为载体,Pt为活性组分,稀土元素(La、Ce、Pr、‘Nd、Sm、Eu、Gd)为助剂,制备了一系列稀土修饰的Pt/Al2O3催化剂。利用XRD、TEM、SEM、XPS、BET等手段对它们进行了表征,Pt(0.5)Ce(0.25)/A(Ⅰ)催化剂上Pt颗粒均匀地分布在载体表面。考察了催化剂的制备方法以及稀土元素的添加对间苯氧基苯甲醛加氢性能的影响,Pt(0.5)Ln(0.25)/A(Ⅰ)催化剂活性明显高于Pt(0.5)Ln(0.25)/A(Ⅱ)催化剂的活性；La、Ce、Pr、Nd、Sm的添加有利于Pt/Al2O3催化剂活性的提高,而Gd、Eu的添加则降低了Pt/Al2O3催化剂的活性。
　　 ⑶以硝酸铈、醋酸铈为铈源,采用无模板剂水热法制备了CeO2,用XRD、SEM、BET等手段对它们进行了表征。结果发现,通过改变反应原料和水热条件得到一系列不同形貌和比表面积的CeO2。并以它们为载体制备了一系列Pt/CeO2催化剂,研究载体的合成过程对载体形貌和比表面积的影响以及载体的结构性能对催化剂活性的影响。在Ce(NO3)3/NaOH/H2O2体系下制备的CeO2具有最大的比表面积,用其做载体得到的Pt/CeO2催化剂具有最高的催化活性。反应9小时后,间苯氧基苯甲醛加氢转化率为88.3％。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 芳香醛催化加氢研究进展

1.2.1 高分子稳定的金属纳米粒子在芳香醛均相催化加氢反应中的应用研究

1.2.2 两相体系中芳香醛催化加氢反应的研究

1.2.3 负载型催化剂在芳香醛催化加氢反应中的应用研究

1.3 负载型铂催化剂的应用

1.3.1 负载型铂催化剂在加氢反应中的应用

1.3.2 负载型铂催化剂在氧化反应中的应用

1.3.3 负载型铂催化剂在脱氢反应中的应用

1.4 选题依据及研究内容

1.4.1 选题依据

1.4.2 研究内容

参考文献

第二章 MgAl2O4负载Pt催化剂的制备及对苯甲醛及其衍生物加氢性能的研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 主要原料及试剂

2.2.2 Pt/MgAl2O4催化剂的合成

2.2.3 催化剂表征

2.2.4 催化加氢反应

2.3 结果与讨论

2.3.1 Pt溶胶和Pt/MgAl2O4的制备

2.3.2 催化剂的表征

2.3.3 催化加氢反应性能

2.3.4 醚醛加氢反应的动力学研究

2.4 结论

参考文献

第三章 稀土修饰的Pt/Al2O3催化剂的制备及对间苯氧基苯甲醛加氢性能的研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 主要原料与试剂

3.2.2 氧化铝载体的制备

3.2.3 Pt/γ-Al2O3催化剂的制备

3.2.4 助剂的添加

3.2.5 催化剂表征

3.2.6 催化加氢反应

3.3 结果讨论

3.3.1 载体γ-Al2O3的表征

3.3.2 催化剂的表征

3.3.3 催化加氢反应性能

3.4 结论

参考文献

第四章 水热法制备不同CeO2及Pt/CeO2催化醚醛加氢研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 主要原料及试剂

4.2.2 载体的制备

4.2.3 负载Pt催化剂的制备

4.2.4 表征

4.2.5 醚醛催化加氢反应

4.3 结果讨论

4.3.1 表征

4.3.2 不同形貌和比表面积的载体对Pt/CeO2催化剂上醚醛加氢性能的影响

4.4 结论

参考文献

总结

硕士学习期间发表和交流的论文

致谢