碳纳米管负载铂基催化剂的制备及其催化邻氯硝基苯加氢性能

摘要

碳纳米管(CNTs)作为新型的催化剂载体，由于具有优异的物理、化学性质，引起了纳米催化领域的关注。本论文对CNTs负载铂(Pt)基催化剂的制备和性能进行了研究，采用多元醇还原法制备了Pt/CNTs催化剂和PtM/CNTs(M=Co，Ni)催化剂，以邻氯硝基苯(o-CNB)选择加氢反应为探针考察了Pt/CNTs催化剂的性能。采用XRD、TEM和ICP-AES等手段对催化剂进行表征，揭示了催化剂物理化学性质与其性能之间的关系。
　　 采用H2SO4/HNO3混酸氧化法化学修饰CNTs，采用SDS物理修饰CNTs。结果表明，化学与物理修饰都能在CNTs表面引入一定数量的活性位，这有助于促进Pt异相成核，提高Pt分散性，提升Pt/CNTs催化剂性能。SDS还能形成特定结构的胶束，影响Pt的成核与生长，控制Pt纳米粒子的形貌。CNTs经过物理与化学修饰后，制备的催化剂Pt/oCNTs-SDS，具有较高的催化活性，但不能抑制脱氯，o-CAN选择性仅为77.8％。采用不同表面活性剂(聚合物)物理修饰CNTs，包括SDBS、CTAB、Tween80和PVP，获得了形貌和性能迥异的Pt/CNTs催化剂，这与表面活性剂(聚合物)的分子结构和电学性质相关。一些表面活性剂(聚合物)对金属的负载和分散是不利的，如CTAB和PVP。
　　 采用调变多元醇还原法制备了Pt/oCNTs-pH催化剂，该催化剂具有较高的催化活性，但不能抑制脱氯，o-CAN选择性仅为73.2％。采用调变多元醇顺序还原法制备了核壳催化剂M@Pt/oCNTs(M=Co、Ni)，该催化剂具有与Pt/oCNTs-pH相近的活性。由于Pt的几何或电子性质有所改变，使催化剂具有一定抑制脱氯能力，o-CAN选择性分别为89.4％和81.4％。采用调变多元醇共还原法制备了合金催化剂PtM/oCNTs(M=Co、Ni)，该催化剂具有与Pt/oCNTs-pH相近的活性，并具有一定抑制脱氯能力，o-CAN选择性分别为84.2％和79.2％。PtM/oCNTs合金催化剂经过焙烧处理，金属粒径增大，催化活性降低，但能显著抑制脱氯，o-CAN选择性分别为92.8％和96.5％。

目录

文摘

英文文摘

声明

引 言

1 文献综述

1.1 CNTs的结构及性质

1.1.1 CNTs的结构特征

1.1.2 CNTs的物化性质

1.2 CNTs作为催化剂载体的应用

1.2.1 CNTs外壁的利用

1.2.2 CNTs内壁的利用

1.3 CNTs的修饰及在负载型催化剂制备中的应用

1.3.1 CNTs的化学修饰

1.3.2 CNTs的物理修饰

1.4负载型Pt基催化剂在氯代硝基苯选择加氢反应中的应用

1.4.1负载型Pt基单金属催化剂

1.4.2负载型Pt基多金属催化剂

1.5本论文的工作思路及主要内容

2 实验部分

2.1载体及所用试剂

2.2催化剂的制备

2.3催化剂的性能评价

2.4载体和催化剂的表征

3 乙二醇还原法制备Pt／CNTs催化剂及其性能

3.1引言

3.2 CNTs的化学和物理修饰对Pt／CNTs催化剂性能的影响

3.2.1 CNTs的化学和物理修饰

3.2.2 Pt／CNTs催化剂的制备

3.2.3 Pt／CNTs催化剂的表征

3.2.4 Pt／CNTs催化剂的性能评价

3.2.5 Pt／CNTs催化剂的制备过程机理

3.3 Pt／CNTs催化剂制备条件考察

3.4不同表面活性剂(聚合物)物理修饰CNTs对Pt／CNTs性能的影响

3.4.1 Pt／CNTs催化剂的制备和表征

3.4.2 Pt／CNTs催化剂的性能评价

3.4.3表面活性剂(聚合物)影响Pt／CNTs性能的机理推测

3.5本章小结

4 乙二醇还原法制备PtM／CNTs(M=Co，Ni)催化剂及其性能

4.1引言

4.2浸渍-乙二醇还原法制备M-Pt／CNTs双金属催化剂

4.2.1 M-Pt／CNTs的制备

4.2.2 M-Pt／CNTs的表征和性能评价

4.3调变乙二醇顺序还原法制备MPt／CNTs核壳催化剂

4.3.1 MPt／CNTs的制备

4.3.2 MPt／CNTs的表征和性能评价

4.4调变乙二醇共还原法制备PtM／CNTs合金催化剂

4.4.1 PtM／CNTs的制备

4.4.2 PtM／CNTs的表征和性能评价

4.5本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢