高分散Ni(Co)-ZnO-C催化剂的制备、结构及催化加氢性能研究

摘要

a，β-不饱和醛作为化工原料，其加氢产物a，β-不饱和醇具有广泛的应用价值，同时a，β-不饱和醛加氢反应作为良好的催化剂反应底物模型被用做多种催化剂的评价，具有很重要的研究意义。
　　 层状双金属氢氧化物(LDHs)具有二维层板结构，其层板的组成和尺寸的可控性以及晶格定位效应使得LDHs在催化领域具有广泛的应用价值。一方面应用于以水滑石为载体，负载贵金属催化剂。另一方面应用于以非贵金属组成的水滑石作为前提制备组成可控的高效催化剂。
　　 本文利用成核晶化隔离法合成水滑石前体，将其与有机碳氢化合物复合并晶化得到催化剂前体，通过高温下在氮气中自还原得到催化剂，将其对a，β-不饱和醛加氢，研究催化性能及助剂Zn对催化剂结构的影响从而阐述催化剂活性和选择性的规律。
　　 （一）利用水滑石组成的可调变性通过葡萄糖杂化之后再碳化合成NiZnAl-LDH/C，在惰性气氛中自还原，成功得到了NiZnAl/C催化剂。通过对柠檬醛的选择性加氢，采用XRD，XPS, TEM，STEM，H2-TPD，NH3-TPD等表征阐述催化剂结构和组成对其催化性能的影响，探讨Zn对镍基催化剂柠檬醛加氢反应的影响。同时探讨催化剂自还原温度及柠檬醛加氢催化反应条件对产物组成以及催化剂活性的影响。研究结果表明，随着Zn的含量增多，催化剂的粒径增大，催化活性降低，相应产物的选择性升高，在Zn/Ni比为0.5时，柠檬醛催化反应中香茅醇的产率达到最好的94％，并且产物稳定存在与体相中，其主要原因是由于Ni-Zn-Al/C三元催化剂中ZnO与催化剂活性中之间的相互作用，从空间效应和电子效应增强了催化剂对不饱和醛中C=O的吸附能力;同时催化剂过高或者过低的还原温度都对催化剂不利，最合适的还原温度为600℃。
　　 （二）采用成核晶化隔离法制备CoAl-LDH及CoZnAl-LDH，分别以葡萄糖和β-环糊精作为碳源，合成了两种Co基碳载体催化剂。通过对肉桂醛和香茅醛的选择性加氢，采用XRD，TEM，H2-TPD，BET等表征阐述催化剂结构和组成对其催化性能的影响，探讨Zn对钴基催化剂结构与催化性能的影响。同时探讨多种催化剂载体以及催化剂还原温度对催化剂不饱和醛加氢性能的影响。结果表明，对于同一种载体催化剂，随着元素Zn的引入都降低了催化剂加氢的活性，但有效的提高了催化反应不饱和醇的选择性。对于不同载体催化剂而言，传统载体制备得到的催化剂颗粒之间相互团聚，催化性能相应降低，而通过LDHs作为前体，以碳氢有机化合物作为碳源得到的碳载体催化剂颗粒相互分散，具有很高的活性;同时对于两种碳源催化剂而言，葡糖糖作为碳源合成的催化剂比表面大，易在空气中氧化不易保存，β-环糊精作为碳源得到的催化剂，CoZnAl/C形成了明显的核壳结构，同时比表面较小，催化剂稳定易保存。

目录

声明

学位论文数据集

摘要

第一章 绪论

1．1 层状双金属氢氧化物的研究现状

1．1．1 层状双金属氢氧化物的结构

1．1．2 层状双金属氢氧化物的性质

1．1．3 层状双金属氢氧化物的制备方法

1．1．4 层状双金属氢氧化物的应用

1．2 碳载体的研究现状

1．2．1 碳纳米管负载型催化剂

1．2．2 石墨烯负载型催化剂

1．2．3 无定形碳负载型催化剂

1．3 a，B-不饱和醛催化加氢的研究现状

1．3．1 巴豆醛催化加氢

1．3．2 肉桂醛催化加氢

1．3．3 柠檬醛催化加氢

1．4 论文的目的、意义

1．5 论文研究的主要内容

1．5．1 NiZnAl-LDHs／C为前体的高分散复合纳米镍基催化剂的制备及催化性能研究

1．5．2 CoZnAl-LDHs／C为前体的高分散复合纳米镍基催化剂的制备及催化性能研究

第二章实验部分

2．1 实验原料

2．2 样品的制备及其结构表征与性能分析

2．2．1 NiZnAl-C催化剂的制备及性质研究

2．2．2 CoZuAl-LDH／C催化剂的制备及性质研究

2．2．3 样品的结构与性质的表征

第三章 碳负载的纳米金属镍基催化剂的制备及结构分析与催化应用

3．1 引言

3．2 结果与讨论

3．2．1 催化剂的表征

3．2．2 催化剂柠檬醛加氢性能评价

3．2．3 催化剂柠檬醛加氢的反应机理

3．3 本章小结

第四章 碳负载的纳米金属钴基催化剂的制备及结构分析与催化应用

4．1 引言

4．2 结果与讨论

4．2．1 CoZnAl／Cl催化剂的表征

4．2．2 CoZnAl／C2催化剂的表征

4．2．3 催化剂不饱和醛加氢性能评价

4．3 本章小结

第五章 结论

本文创新点

参考文献

致谢

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