AuPd负载型催化剂的制备及在对硝基苯酚还原中的应用研究

摘要

芳香硝基化合物制备芳胺类物质的反应在精细化工、燃料、医药等很多领域的重要性越来越凸显出来，用催化剂催化还原来制得芳胺是最常见的一种手段，以易操作，污染小等优势位居研究的焦点。其中，对硝基苯酚4-NP还原制备对氨基苯酚4-AP就是一个很重要的代表反应。在本文中，主要制备了两类负载型的贵金属催化剂，并研究它们在这个代表反应中的应用情况，主要包括:
　　 一、通过对双金属胶体与载体的筛选过程，最终合成AuPd/MgO负载型催化剂，并研究了它在对硝基苯酚还原中的应用。实验表明:AuPd/MgO催化剂中，双金属颗粒粒径为4.91 nm，负载率为1.22％;并且具有一个较大的反应速率常数6.41×10-2 s-1，催化效果高于文献报道的大多数催化剂;反应温度、还原剂的量、催化剂的量都会对反应结果产生影响，但综合经济与反应速率两个方蕊的考虑，它们均存在一个最适宜值。最后通过催化剂的循环性实验，证实了催化剂的重复使用稳定性。
　　 二、选择了石墨烯作为载体，来对Au、Pd进行负载，得到了复合型的催化剂，并研究它在对硝基苯酚还原反应中的应用。实验表明:AuPd/石墨烯催化剂中金属的最佳摩尔比为1∶3，载体的最佳体积用量为3 ml(GO:6mg);催化剂中双金属颗粒粒径为3.03 nm，负载率为9.1％，负载率远远高于AuPd/MgO催化剂;由于石墨烯的存在，使得反应具有更大的TOF值26.67min-1(AuPd/MgO(:) TOF9.76min-1);温度及催化剂的量同样会对反应结果产生影响，但由于反应活化能较低，催化剂对温度的变化不很敏感，这也说明催化剂在较大的一个温度范围内均可发挥较好的活性，有望在更多的反应体系中发挥出好的效果。

目录

声明

学位论文数据集

摘要

第一章 文献综述

1．1 纳米材料的简介

1．2 纳米催化剂的简介

1．3 纳米金属催化剂的性质

1．4 制备纳米金属催化剂的方法

1．4．1 纳米金属催化剂的制备

1．4．2 负载型纳米金属催化剂的制备

1．5 载体的简介

1．5．1 载体的作用

1．5．2 载体的选择

1．6 纳米金属催化剂的表征方法

1．6．1 透射电子显微镜表征(TEM)

1．6．2 X-射线能谱表征(EDX)

1．6．3 X-射线衍射表征(XRD)

1．6．4 X射线光电子能谱表征(XPS)

1．6．5 紫外-可见吸收光谱表征(UV-Vis)

1．6．6 扩展X-射线吸收精细结构能谱表征(EXAFS)

1．7 对硝基苯酚催化加氢制对氨基苯酚的研究

1．7．1 对氨基苯酚的简介

1．7．2 硝基苯还原法制备对氨基苯酚

1．7．3 对硝基苯酚还原法制备对氨基苯酚

1．8 课题研究的目的及内容

第二章 AuPd双金属胶体催化剂的制备及在对硝基苯酚还原中的反应

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料及仪器

2．2．2 催化剂的制备

2．2．3 催化剂的结构表征

2．2．4 催化剂的性能表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 AuPd胶体催化剂的电镜(HRTEM)表征

2．3．2 AuPd胶体催化剂的X-射线衍射(XRD)表征

2．3．3 AuPd胶体催化剂的紫外可见分光光度计(UV-Vis)表征

2．3．4 AuPd胶体催化剂在对硝基苯酚还原中的反应

2．4 小结

第三章 AuPd／MgO催化剂的制备及其在对硝基苯酚还原中的应用

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料及仪器

3．2．2 催化剂的制备

3．2．3 催化剂的结构表征

3．2．4 催化剂的反应性能表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 无机载体负载AuPd催化剂的催化性能

3．3．2 AuPd／MgO纳米催化剂的电镜(HRTEM)表征

3．3．3 AuPd／MgO纳米催化剂的X-射线衍射(XRD)表征

3．3．4 AuPd／MgO纳米催化剂的ICP表征

3．3．5 AuPd／MgO催化剂催化下4-NP的还原反应

3．3．6 对硝基苯酚还原制对氨基苯酚反应机理分析

3．3．7 催化剂量对4-NP还原反应的影响研究

3．3．8 还原剂的量对4-NP还原反应的影响研究

3．3．9 反应温度对AuPd／MgO催化剂性能的影响研究

3．3．10 催化剂的重复使用稳定性研究

3．4 小结

第四章 石墨烯负载AuPd纳米催化剂的制备及其在对硝基苯酚还原中的反应

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验原料及仪器

4．2．2 催化剂的制备

4．3 表征部分

4．3．1 结构表征

4．3．2 催化剂的性能表征

4．4 结果与讨论

4．4．1 石墨烯的表征

4．4．2 催化剂的表征

4．4．3 3-PGN-AuPd3催化剂催化4-NP的还原反应

4．4．4 AuPd双金属摩尔比对催化性能的影响研究

4．4．5 催化剂的量对4-NP还原反应的影响研究

4．4．6 反应温度对催化性能的影响研究

4．4．7 载体量对催化性能的影响研究

4．5 小结

第五章 总结

5．1 内容总结

5．2 前景展望

参考文献

致谢

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