基于喷墨打印合成与分组筛选算法高通量组合优化介孔复合金属氧化物催化剂

摘要

催化剂的筛选与优化过程缓慢是目前制约催化技术工业应用的瓶颈。组合化学可通过高通量合成与筛选催化剂库大规模提升催化剂优化筛选的速度。现有催化剂高通量合成与筛选的最高通量水平在每天200-2000样品。远远无法满足构建高精度的普通多元复合金属氧化物催化剂材料库的需求。喷墨打印技术因快速大规模合成（每小时1，000，000个样品），精确灵活自动控制，分子水平的均匀混合等特点一直被视为快速合成催化剂材料最有广阔前景的技术。分组策略对催化剂材料库进行优化筛选是一个用对分法将筛选区间分组、取点、筛选、迭代、逐渐缩小筛选空间至最优催化剂所在的区域的过程。我们已证实此体系对于筛选液相脱氢反应Mg0.82Ni0.02Cu0.5Ti1.0Ow最优催化剂的有效性。将筛选正己烷催化氧化燃烧反应的三元介孔复合金属氧化物催化剂(CuCeZrOw)的过程作为一个案例来证明喷墨打印及分组策略筛选气固反应介孔复合金属氧化物催化剂的有效性。在整个筛选中，共对4，600种不同组成催化剂进行72组催化实验，大大缩减传统筛选测试实验的次数（相对于传统的工业上要求0.01组成精度的一对一组成-催化效果筛选有着12500次的筛选次数缩减）。该研究将对催化工业的发展具有重要的理论意义与应用价值。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 喷墨打印技术

1．2 喷墨打印对墨水性能的要求

1．3 不同组分的均匀混合

1．4 喷墨打印金属氧化物墨水组成

1．4．1 金属前驱体

1．4．2 溶剂

1．4．3 添加剂

1．5 喷墨打印制备金属氧化物在催化领域的应用

1．6 常用催化剂库的优化筛选方法

1．6．1 高通量筛选技术

1．6．2 催化剂库的优化实验设计

1．7 挥发性有机物的催化燃烧反应

1．8 立项依据

2 喷墨打印快速合成介孔金属氧化物催化剂库

2．1 实验试剂与仪器

2．2 实验方法

2．2．1 喷墨打印墨水的配制

2．2．2 催化剂材料库的设计

2．2．3 C2FAST软件

2．2．4 改装喷墨打印机

2．2．5 喷墨打印合成金属氧化物过程

2．3 表征方法

2．3．1 喷墨打印墨水性能表征方法

2．3．2 喷墨打印制备的金属氧化物催化剂表征方法

2．4 结果与讨论

2．5 本章小结

3 组策略筛选正己烷催化氧化金属氧化物催化剂

3．1 实验试剂与仪器

3．2 实验方法

3．3 实验结果与讨论

3．4 本章小结

参考文献

作者简历及在学期间所取得的科研成果