聚苯乙烯负载无保护剂高分散钯纳米加氢催化剂的调控合成、表征及性能研究

摘要

贵金属Pd作为一种重要的催化材料，探求简单高效适用性广的尺度可控（如3.0-5.0nm）Pd催化剂合成方法一直为人们所关注，而目前已报道的获取相应尺度Pd纳米催化剂的制备方法仍普遍存在制备体系复杂、颗粒表面保护剂残留严重、载量适用范围较窄等缺点。针对这些缺点，本论文尝试以一锅式简单反应体系，通过对聚苯乙烯表面进行电性调控同步锚定还原沉积Pd，而进行了无保护剂Pd纳米催化剂的调控合成、表征及加氢性能研究，具体如下：
　　在苯乙烯（St）聚合末期引入不同量苄乙基三甲基氯化铵（VTC）进行共聚合，制备了表面具有不同正电荷分布的聚苯乙烯（PS）200-300 nm球形载体，而后引入不同量的负电荷型Pd前体（Na2PdCl4），由此在一锅式反应体系中，通过调变表面电荷化的聚苯乙烯及带电Pd前体之间的静电结合过程进行了样品的调控合成；由ICP-OES、TEM、SEM、XRD、ZPA、FT-IR等综合表征技术分析表明，引入适量VTC（VTC：St的摩尔比为0.05）是优化聚苯乙烯表面电荷分布状态的关键因素，在此基础上可实现在Pd载量20倍变化范围内（0.20wt％-4.6wt%）将负载在聚苯乙烯表面的Pd控制为尺寸介于3.0-5.0nm的高分散纳米颗粒，即在一锅式简单反应体系、无保护剂条件下实现了高分散、适宜尺度、载量适用范围宽的聚苯乙烯负载型Pd纳米材料（记为Pdx/VTCyPS）的高效合成。以液相苯乙炔选择性加氢反应作为探针反应，在40℃、常压温和条件下考察了Pdx/VTCyPS催化剂的加氢反应性能，结果表明该系列催化剂具有良好的催化活性、选择性及使用稳定性，特别是样品Pd质量比活性直接与其中Pd的分散度相关，近似成正比线性关系，由此表明所合成样品Pd催化剂表面清洁度较高，便于反应应用。
　　以上研究表明通过载体表面的电荷化处理结合金属电性基团进行负载型金属纳米颗粒的调控合成对于获取高效多相金属催化剂具有重要意义，本论文工作包括Pdx/VTCyPS催化剂的调控合成、表征及性能研究可为高效Pd及其他金属纳米催化剂的研制及应用提供参考和依据。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 贵金属纳米粒子的研究背景

1.1.1 贵金属纳米粒子的定义

1.1.2 贵金属纳米粒子的性质

1.1.3 贵金属纳米粒子的制备

1.2 负载型贵金属纳米催化剂的组成

1.2.1 负载型贵金属纳米催化剂的活性组分

1.2.2 负载型贵金属纳米催化剂的载体

1.2.3 负载型贵金属纳米催化剂的其它组分

1.3 负载型贵金属纳米催化剂的制备

1.3.1 浸渍法

1.3.2 离子交换法

1.3.3 沉积-沉淀法

1.3.4 自组装法

1.3.5 原位还原法

1.4 苯乙炔选择性加氢反应

1.4.1 苯乙炔选择性加氢反应简介

1.4.2 苯乙炔选择性加氢反应催化剂

1.5 立题依据和主要研究内容

第2章 Pdx/VTCyPS的制备及表征

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验主要化学试剂

2.2.2 实验主要仪器设备

2.2.3 实验过程

2.3 分析表征

2.3.1 X-射线衍射分析（XRD）

2.3.2 电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）

2.3.3 Zeta电位及粒度分析仪（ZPA）

2.3.4 透射电子显微镜（TEM）

2.3.5 扫描电子显微镜（SEM）

2.3.6 红外光谱分析（FT-IR）

2.3.7 气相色谱仪（GC）

2.4实验结果与讨论

2.4.1 制备Pdx/VTCyPS的过程分析

2.4.2 聚苯乙烯（PS）微球的表征与讨论

2.4.3 Pd0.6%/VTCyPS的表征与讨论

2.4.4 Pdx/VTC0.05PS的表征与讨论

2.5 本章小结

第3章 Pdx/VTCyPS催化性能的研究

3.1 引言

3.2实验部分

3.2.1 实验主要化学试剂

3.2.2 实验主要仪器设备

3.2.3 苯乙炔选择性加氢反应流程

3.3 实验结果与讨论

3.3.1 Pd0.6%/VTCyPS催化剂对苯乙炔选择性加氢反应的研究

3.3.2 Pdx/VTC0.05PS催化剂对苯乙炔选择性加氢反应的研究

3.3.3 苯乙炔选择性加氢反应的动力学计算

3.3.4 苯乙炔选择性加氢反应的滤出实验和循环实验

3.2本章小结

第4章 结论与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果