试析碳纳米管负载金属催化剂的制备及性能研究

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1、博士学位论文Y9655二2碳纳米管负载金属催化剂的制备及性能研究SynthesisandCatalyticPropertiesofCarbonNanotubeSupportedMetalCatalysts作者姓名：韭塞蜇学科、专业：丝堂王苎学号：!Q3Q2Q21指导教师：旦企出麴援完成日期：2QQ鱼笙鱼目大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理一I：大学博十学何论文摘要碳纳米管(CNT)作为催化材料具有明显不同于传统催化材料的特性和潜力，可望在精细化学品合成、石油

2、化工产品的加工转化及燃料电池等领域发挥其独特的优异性能，受到学术界和工业界的广泛关注。本论文以碳纳米管为催化剂载体，主要考察碳纳米管负载金属催化剂制备过程中有关因素的影响，以及催化反应过程中的有关规律。具体的研究工作主要集中在以下几个方面。催化剂的制备方法对催化剂的性能有显著的影响。我们比较了三种方法：浸渍法(IP)、乙二醇液相还原法(EG)、金属有机化学气相沉积法(MOCVD)，考察了制备过程主要参数对催化剂性能的影响，在此基础上，优化制备过程，筛选更合适的制备方法。通过比较发现，MOCVD法具

3、有操作灵活、制备过程简单易行、金属担载量高、金属粒子粒径小且尺寸可控等优点；通过调控碳纳米管表面含氧官能团的数量，可以调变会属粒子的担载量；采用1．辛烯的氢甲酰化反应为探针反应，发现用MOCVD法制备的Co／CNT催化剂具有最高的催化活性和C9一醛的选择性，并发现1．辛烯的氢甲酰化反应性能与金属钴的粒径大小和粒径分布有关。通过改进的EG法制备出高分散的碳纳米管负载金属催化剂，并通过物化手段表征了催化剂制备过程中反应体系的变化，从而理解金属胶体的形成及金属胶体与保护剂(乙二酸)相互作用机理。由甲酸在

4、不同金属表面的分解反应的启发，得出金属乙二酸盐的生成热对EG法制备高分散的碳纳米管负载金属催化剂具有决定性的影响。在肉桂醛选择加氢反应中，发现Ag基催化剂的活性尽管较低，但选择性最好。将Ru／CNT催化剂用于苯甲醇氧化反应，发现在85oC氧气气氛下，以水一甲苯为溶剂时，反应的转化率和选择性都可以达到100％。针对碳纳米管表面疏水性及比表面积小这一特点，采用KOH高温活化的方法对碳纳米管进行改性处理，并将活化碳纳米管作为载体材料，利用浸渍法制备Co／CNT催化剂。结果表明，KOH高温活化碳纳米管对C

5、o／CNT催化剂1。辛烯氢甲酰化生成醛的活性有较大提高，转化率从57．6％提高到837％．c9一醛的产率从415％提高到57l％。此外，还通过均相催化剂固载化法制备碳纳米管固载铑膦配合物催化剂(Rh(acac)(CO)PPh3／CNT)进行了初步的探索。关键词：碳纳米管：负载催化剂：氢甲酰化：加氢反应；氧化反应碳纳米管负载金属催化剂的制备及性能研究SynthesisandCatalyticPropertiesofCarbonNanotubeSupportedMetalCatalystsAbstra

6、ctCarbonnanotube(CNT)isanovelcarbonmaterialwithuniquestructureandproperties，andhasdrawnmuchattentionasapotentialcatalyticmaterialfromaviewpointofbothfundamentalresearchandindustrialuses．IthasbeendemonstratedthattheuseofCNTascatalystsupportCanimproveac

7、tivityandselectivityinhydrogenation，hydroformylationandelectrocatalysisInthisthesis，theeffectsofthepreparationparametersonCNTsupportedmetalcatalystsandtheircatalyticperformancewereinvestigated，onthebasisofwhichthesynthesismechanismofCNTsupportedmetalc

8、atalystsareaddressed．Thenatureandstructure，whicharesignificantlyinfluencedbytheor／andtreatmentprocedure，arecrucialtotheperformancesofcatalysts．Inthisdissertation，CNTsupportedmetalcatalystswerepreparedusingthreetechniquesincludingimpregnationme