钌基金属有机骨架化合物为前驱体制备钌纳米晶蒙脱石催化剂

摘要

在本论文中，作者结合目前比较热门的钌基金属有机框架化合物，探索其在潜在催化的可能，将其作为前驱体制备了一种全新的复合物催化剂并进行了催化活性测试。钌基金属有机框架化合物(Ru-MOF)即含有钌原子的金属有机化合物，本文选用[Ru2Ⅱ,Ⅲ(BTC)2XxY1.5-x](BTC=均三苯甲酸，X，Y=Cl-或OH-)为前驱体，通过水热反将Ru-MOF共合成于载体蒙脱石片层上，所得到的Ru-MOF与蒙脱石复合物(Ru-MOF-MMT)结构稳定，MOF晶体均匀分散于蒙脱石层面上。　　Ru-MOF与蒙脱石的复合物经过300℃下H2热处理生成Ru纳米晶负载于蒙脱石的催化剂(Ru-MMT)。所得到的Ru纳米晶尺寸均一为1-2nm左右，且均匀分布于蒙脱石面上。5％ Ru含量的Ru-MMT催化剂在160℃和6 MPa气压下参与苯加氢反应最大的催化效率可以达到3478 h-1，产率为99.9％，且催化剂在实验室条件下循环5轮未见明显衰减。表征结果发现Ru-MOF未完全瓦解的碳骨架对Ru纳米晶的附着以及结构稳定有重要作用，而暴露的Ru活性位点对提高催化效率与稳定性也起到了一定的协同作用。　　在Ru-MOF-MMT复合物与Ru-MMT催化剂的结合实验方法基础上，一套具有普适性的金属负载催化剂的合成方法被提出。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 金属有机骨架化合物定义及特性

1．2．1 大比表面

1．2．2 结构可控

1．2．3 功能多样化

1．3 金属有机骨架化合物的主要制备方法

1．3．1 水热溶剂热法

1．3．2 真空封管法

1．3．3 挥发法

1．4 金属有机骨架化合物在前驱体方面的探索

1．5 金属有机骨架化合物在催化上的发展

1．5．1 金属有机骨架化合物作为催化剂载体

1．5．2 金属有机骨架化合物直接作为异相催化剂

1．5．3 金属有机骨架化合物作为催化剂合成前驱体

1．6 蒙脱石的介绍与在催化上的发展

1．6．1 蒙脱石的简介

1．6．2 蒙脱石在催化上的发展

1．7 本文研究目标、内容及意义

1．7．1 研究目标

1．7．2 研究内容

1．7．3 研究意义

第二章 实验方法、原理及表征方法

2．1 实验思路

2．2 实验主要仪器及试剂

2．3 实验表征方法

2．3．1 X射线衍射(XRD)

2．3．2 X射线光电子能谱分析(XPS)

2．3．3 热重分析(TG-DSC)

2．3．4 扫描电子显微镜(SEM)

2．3．5 投射电子显微镜(TEM)

2．3．6 红外光谱

2．3．7 BET气体吸附

2．3．8 气相色谱

第三章 基于金属有机骨架化合物的钌基催化剂制备

3．1 钌基金属有机化合物

3．1．1 实验过程

3．1．2 实验表征及结论分析

3．2 钌基金属有机化合物负载蒙脱土

3．2．1 实验过程

3．2．2 实验表征及结论分析

3．3 钌基催化剂

3．3．1 实验过程

3．3．2 实验表征及结论分析

3．4 样品综合对比分析

第四章 钌基催化剂的催化性能研究

4．1 催化测试

4．1．1 催化实验过程

4．1．2 催化结果

4．2 催化机理探究

4．2．1 钌催化中心存在状态

4．2．2 钌催化中心与载体的联系

4．3 催化影响因素

4．3．1 H2压力

4．3．2 反应温度

4．3．3 钌的负载含量

4．3．4 催化过程中的情况

4．4 催化性能最优化条件

第五章 方法的普适性

5．1 方法的建立

5．2 验证性实验

5．2．1 实验内容

5．2．2 实验结果

5．3 总结

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况