金—钯双金属催化剂的制备及其加氢性能研究

摘要

由于双金属之间的相互作用可以改变单金属的电子和几何性能，产生协同作用，从而改变催化剂的催化性能，一直是催化领域的研究热点之一。双金属催化剂的催化性能与其制备方法、纳米粒子的粒径、载体的种类等因素密切相关。因此如何制备高分散的纳米双金属催化剂仍然面临很大的挑战。本论文在课题组前期工作的基础上，发展制备Au-Pd双金属纳米催化剂的新方法，并考察了其催化加氢性能，得到的结论如下:
　　1.利用原位还原法成功制备了一系列SiO2负载的Au-Pd双金属纳米催化剂。APTES在一定浓度的HCHO溶液中快速水解，一步制备了表面含有还原性官能团的SiO2载体，可以原位还原水溶液中的氯金酸和氯化钯金属前驱体，从而制得SiO2负载的Au-Pd双金属催化剂。IR和NMR结果表明:起还原作用的为APTTES与HCHO反应生成的-NHCH2OH;TEM、STEM-EDX、XRD、XPS等结果表明，Au和Pd组分在纳米粒子中是高度均匀分散的，其粒径大小为3～4nm。
　　2.所制得的Au-Pd/SiO2双金属催化剂在氯苯的加氢脱氯反应中表现出良好的催化活性和稳定性。少量的Pd掺杂到Au催化剂中，由于Au对Pd的分散及Au-Pd间强的相互作用，使得双金属纳米催化剂尤其是AuPd1.0/SiO2表现出比单金属Au/SiO2和Pd/SiO2更高的催化性能，在常温常压下反应2h即可实现氯苯的完全脱除。SiO2载体表面丰富的氨基可以有效抑制纳米粒子的流失;强碱及质子型溶剂有利于纳米Au-Pd/SiO2催化氯苯的加氢脱氯反应。
　　3.以水为溶剂，所制得的Au-Pd/SiO2双金属催化剂表现出良好的催化硝基苯加氢性能。AuPd1.0/SiO2在水中的催化活性仅次于在甲醇中的活性，明显高于乙醇、丙酮和正己烷作为溶剂时的活性。当芳香硝基化合物同时含有多个可还原官能团时，其催化性能受到了一定的限制，表现为不能彻底的加氢反应，或者伴随脱氯等副反应的发生。