纳米金催化剂液相加氢反应中抗中毒性及催化活性位数目研究

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1、学校代码：10270分类号：O643.3学号：152200775硕士学位论文纳米金催化剂液相加氢反应中抗中毒性及催化活性位数目研究院系:生命与环境科学学院专业:物理化学研究方向:绿色化学姓名:韩治亚指导教师:万颖教授完成日期:2018年3月20日上海师范大学硕士学位论文摘要摘要加氢领域中纳米金催化剂展现出了相较于钯催化剂更优异的选择加氢能力和抗中毒性能。金催化剂的活性位的探究一直是一个热点问题。相较于氧化物载体，碳载体与金的弱相互作用使得我们可以更好的单独研究金本身的性质。本文利用巯基功能化介孔碳-二氧化硅材料负载Au纳米颗粒，经

2、过高温焙烧，获得了纳米Au催化剂。此催化剂在芳硝基化合物加氢反应中具有很强的抗硫中毒能力。之后，我们通过一系列的实验来探求这种抗中毒性的来源，并找到了一种比较可行的、相对简单的、经济的测量金活性位数目的方法。首先，本文中通过不同方法合成出一系列纳米颗粒尺寸不同（3nm、9nm和15nm）的金纳米催化剂。通过XRD、TEM和氮气吸脱附等表征手段，可以看出合成出的各材料尺寸均一，形貌良好。通过苯乙硫醇吸附试验测定出其表面暴露金所占比例分别为53%、32%和24%。随后，将尺寸为3nm的巯基功能化的金催化剂应用于芳硝基酚液相加氢反应，其

3、展现出了优异的活性以及良好的重复性。同时通过邻硝基苯酚加氢反应的十二硫醇滴定中毒实验，我们得到了各尺寸金催化剂上顶角位与边缘位Au原子比值（Corner/Edge）。发现3nm的金纳米催化剂具有相较于其他催化剂更高的Corner/Edge，达到了1：4；而9nm的金催化剂为1:15；15nm的为1:32。大量的角位置的活性位占比，增加了催化剂的活性。最后，我们通过使用不同的底物（邻硝基苯酚、对硝基苯酚和2，6-二甲基硝基苯）、不同的中毒试剂（硫脲、丙硫醇和十二硫醇）对3nm巯基功能化的金纳米催化剂进行抗中毒性测试。发现其在较高S:

4、Au条件下，依然可以保持很高的催化活性。在中毒效果很强的十二硫醇中毒环境中（S:AuSurf=200）还能保留50%的活性。关键词：金；巯基功能化；活性位；抗中毒性IAbstractShanghaiNormalUniversityMasterofPhilosophyAbstractNanogoldcatalystsinthefieldofhydrogenationshowbetterselectivityforhydrogenationandtoxicresistancethanpalladiumcatalysts.Theexpl

5、orationoftheactivesitesofgoldcatalystshasalwaysbeenahotissue.Comparedwiththeoxidecarrier,theweakinteractionbetweenthecarboncarrierandgoldmakesitpossibleforustostudythepropertiesofgolditselfbetter.Inthispaper,thenanoAucatalystwasobtainedbymercaptofunctionalizedmesoporo

6、uscarbonsilicamaterialsloadedwithAunanoparticlesafterhightemperatureroasting.Thecatalysthasastrongresistancetosulfurpoisoninginthehydrogenationofaromaticnitrocompounds.Afterthat,weexploredthesourceofthisantitoxicitythroughaseriesofexperiments,andfoundarelativelyfeasib

7、leandrelativelysimplewaytomeasurethenumberofgoldactivesites.Inthispaper,aseriesofnanoscalenanoparticles(3nm,9nmand15nm)aresynthesizedbydifferentmethods.BymeansofXRD,TEMandnitrogendesorption,itcanbeseenthatthesynthesizedmaterialshaveauniformsizeandgoodmorphology.Thepro

8、portionofthesurfaceexposuregoldwas53%,32%and24%,respectively,bytheadsorptiontestofphenylthiol.Subsequently,themercaptofuncti