原位法制备碳负载型Pd催化剂及其在苯酚加氢反应中的催化研究

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1、学号：12102501常州大学硕士学位论文原位法制备碳负载型Pd催化剂及其在苯酚加氢反应中的催化研究研究生李亚情指导教师姜兴茂教授学科、专业名称化学工程研究方向纳米催化材料2015年6月In-situsynthesisofcarbonsupportedPdnanoparticlescatalystsandtheircatalyticpropertyinvestigationforphenolhydrogenationADissertationSubmittedtoChangzhouUniversityByLiYa-qingChemicalE

2、ngineeringDissertationSupervisor:Prof.JiangXing-maoJune，2015常州大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式标明。本人已完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权的说明本学位论文作者完全了解常州大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生

3、在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属常州大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。学位论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月日中文摘要负载型金属纳米粒子由于其小的尺寸和高比表面积，被广泛应用于光电、催化、生物医学等很多领域。其中负载型Pd催化剂由于在选择性加氢及C-C偶

4、联反应中展现出优异的催化性能，因此受到了人们的广泛关注。负载型金属催化剂常规的制备方法为浸渍法，但由于金属主要负载在催化剂载体的表面，在催化反应过程中金属容易发生流失；而且在高温反应条件下时，金属纳米颗粒容易发生迁移而导致金属颗粒的团聚和烧结，从而使得催化剂的催化性能降低。本研究以葡萄糖作为碳源，硝酸钯作为钯源，通过结合反相微乳与溶剂热法原位制备出碳负载纳米颗粒。经过滤、洗涤，以及在H2气氛中还原得到碳负载型Pd催化剂。运用XRD、TEM、N2吸附脱附以及BJH孔径分析等表征方法对催化剂的结构进行分析，碳负载型Pd催化剂上纳米Pd颗粒尺寸均

5、一、粒径较小、分散度好。而且碳载体具有介孔结构，平均介孔孔径为6.2nm，这对于提高催化剂的催化活性和选择性具有重大意义。将浸渍法和原位法制备的碳负载型Pd催化剂分别在5%的H2中，于300ºC、400ºC以及500ºC下分别还原3h。随着还原温度的升高，原位法制备的纳米Pd颗粒的平均粒径由3.72nm增加到5.17nm，而采用浸渍法制备的纳米Pd颗粒的平均粒径由9.7nm增大到20nm以上，并且发生了严重的Pd纳米粒子烧结团聚现象，而原位法制备的催化剂体现出了较好的抗团聚与抗烧结的能力。将不同制备方法的催化剂进行苯酚加氢制备环己酮催化反应

6、发现：随着反应温度从100ºC升高到140ºC，催化剂的苯酚转化率和环己酮选择性都升高，说明随着反应温度升高有利于催化反应的进行；随着催化剂的还原温度从300ºC升高到500ºC，原位法制备的金属Pd负载量为2wt%的催化剂的苯酚转化率逐渐高于浸渍法制备的金属Pd负载量为5wt%的催化剂，表明由于原位法制备的催化剂的纳米Pd颗粒抗烧结能力较强，其催化活性高于浸渍法制备的催化剂；同时由于原位法制备的催化剂其纳米Pd颗粒负载于催化剂的内部，在一定程度上提高了环己酮的选择性。本论文开发了一种原位法制备碳负载型金属催化剂的方法，成功地制备出了分散度

7、好、抗烧结性强、尺寸均一、粒径较小的碳负载型Pd催化剂。为今后研制新型具有高活性、抗烧结、抗毒性的碳负载型金属催化剂提供了新的思路。I关键词：原位合成；苯酚加氢；环己酮；Pd；碳负载IIABSTRACTOverrecentdecades,supportedmetalnanoparticlescontinuetogenerateintenseinterestinvariousfundamentalandappliedareas,suchaselectronics,photonics,catalysis,sensorsandbiomedicin

8、e,duetotheirextremelysmallsizeandhighsurface-to-volumeratiodistinctlydifferentfromtheirbu