负载cu金属有序介孔氧化铝催化剂的制备及表征

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1、第36卷第1期北京化工大学学报(自然科学版)Vo1．36。No．12009正JournalofBeijir~gUniversityofChemicalTechnology(NaturalScience)2009负载Cu金属有序介孔氧化铝催化剂的制备及表征吴相森赵瑞红郭奋崔文广。陈建峰(1．北京化工大学纳米材料先进制备技术及应用科学教育部重点实验室，北京100029；2．河北科技大学化学与制药工程学院，河北石家庄050018；3．石家庄学院化工学院，河北石家庄050035)摘要：采用等体积浸渍和原位合成方法以硝酸铝作为铝源，聚K,-醇1540为模板剂，磷酸氢二铵为辅助剂，硝酸铜为铜源，制备出

2、负载铜金属有序介孔氧化铝催化剂，并采用氮等温吸附一脱附线、透射电镜、x射线衍射、热失重分析多种测试技术对合成催化剂的物理化学性质和结构特征进行了表征。实验结果表明，两种方法均可以制备出比表面积大(大于210m2／g)、孔径分布窄(411m左右)的负载铜金属介孔氧化铝催化剂。与等体积浸渍法相比，原位合成法所制备的负载cu金属有序介孔氧化铝金属铜在载体上的分布更均匀，铜离子与载体的相互作用力更强，且孔结构的有序性较好。关键词：有序介孔氧化铝；负载；等体积浸渍；原位法；铜中图分类号：TQ032．41剂成为人们研究的热点[10-12]。本文在介孔氧化铝引言载体制备研究的基础上，采用等体积浸渍和原位

3、合20世纪90年代MCM．41系列介孔分子筛的合成(¨]两种方法制备负载Cu金属有序介孔氧化铝催成⋯，开辟了多孔材料合成的新领域。有序介孔氧化剂(以下简称Cu．A1和Cu．A2)，考察不同的金属化铝作为一种重要的非硅基介孔材料，具有良好的负载方法对其结构和性能的影响，为在催化还原反吸附性能、表面酸性和热稳定性【2】，可作为吸附剂、应中[14-16]的应用提供依据。，催化剂及载体应用在许多化工过程中，其制备、结l实验部分构、性能及应用研究已成为国际上的热点。6J。以有序介孔氧化铝为载体，将不同金属作为活1．1实验原料及仪器性中心制备负载型催化剂应用于化学反应过程中，1．1．1原料已取得了一定

4、的研究成果[7-8]。但这些方法使用醇硝酸铝、聚乙二醇1540、磷酸氢二铵、氨水，北铝水解制备介孔氧化铝，生产成本高、生产周期长，京化学试剂公司；碳酸铵，天津市福晨化学试剂厂；不利于批量生产。针对以上问题，使用低廉的硝酸硝酸铜，北京益利精细化学品有限公司。试剂均为铝为铝源，碳酸铵为沉淀剂，采用传统的沉淀法制备分析纯。的有序介孔氧化铝比表面积大(>270m2／g)，孔径1．1．2仪器分布窄(集中在5nm左右)且孔道大小、形状有序，S)【JQ-1型数显直流无级调速搅拌器、SHB一Ⅲ该方法工艺简单、成本低，适于批量生产J。在氧型循环水式多用真空泵，郑州长城科工贸有限公司；化铝负载的金属氧化物中，

5、由于Cu具有较高的NOBT00—100M蠕动泵，保定兰格恒流泵有限公司；还原活性，来源丰富，而且以Cu为活性组分的催化SX2—5—12型箱式电阻炉，天津市中环实验电炉有限剂易于制备，具有一定的工业化前景，所以铜系催化公司。1．2负载Cu金属介孔氧化铝的合成收稿日期：2008—04．071．2．1等体积浸渍法合成负载Cu金属介孔氧化基金项目：国家自然科学基金(20676010)铝第一作者：男，1983年生。硕士生有序介孔氧化铝载体采用本实验室已开发的合*通讯联系人成方法制备[，样品记作AL。称取5．0g有序介孔E—mail：guof~mail．buet．edu．en氧化铝AL，利用纯水测试出

6、该载体的等体积浸渍北京化工大学学报(自然科学版)2009正量，按5％载体质量(Cu原基)称取硝酸铜，加入已的孔道，限制了N2的吸附和脱附。等体积浸渍法测的等体积浸渍水量，配置硝酸铜溶液，不断手工搅合成的样品Cu—A1，其等温吸附一脱附曲线H2滞后拌的情况下将硝酸铜溶液加入到载体中，经干燥后环比较小，这主要是浸渍后Cu金属将载体孔道堵在氮气保护下，3℃／rain程序升温至220，450℃。塞，微孔增多，使孔道有序性下降。由孔径分布曲线各恒温3h得到样品，记为Cu：A1。分析，CuA1和CuA2的平均孔径大小都有降低，1．2．2原位合成负载Cu金属介孔氧化铝进一步证实了在介孔孔道内部负载了Cu

7、金属。产取0．6mol／L的硝酸铝溶液200mL加入到生这种现象的原因在于：对于浸渍法合成的Cu—A1，1000mL的烧瓶中，按比例加入模板剂聚乙二醇由于Cu金属进入载体的介孔孔道，使原有蠕虫状1540。在高速搅拌下控制流速加入200mL0．6mol／孔道里造成孔径变小而出现了微孔，造成平均孔径L沉淀剂碳酸铵(溶有1．0g辅助剂磷酸氢二铵)，控变小；对于原位合成的Cu．A2，由于Cu金属与铝原制反应温度70℃。待反应体系