高效非晶態(tài)合金催化材料的構筑及其在能源轉化中應用.pdf

1、為了提高化學過程的效率、減少化工生產過程中污染物的排放和實現(xiàn)綠色化學的可持續(xù)發(fā)展，開發(fā)新材料，尤其是新型催化材料，成為最為重要的手段之一。非晶態(tài)合金具有長程無序而短程有序的熱力學亞穩(wěn)態(tài)結構，是一種新型的催化材料。由于非晶態(tài)合金的催化性能優(yōu)于相應的晶態(tài)材料，引起了學術界和工業(yè)界的廣泛關注。如今，液相化學還原法制備的非晶態(tài)合金被廣泛用于多相催化研究。但是，由于在液相還原制備非晶態(tài)合金過程中大量放熱，金屬納米粒子易發(fā)生團聚現(xiàn)象，導致其活性比表

2、面積降低，活性下降。此外，非晶態(tài)合金在使用過程中也容易發(fā)生晶化失活現(xiàn)象。為此，研制新型高效的非晶態(tài)合金是解決上述問題的關鍵。
　　本論文圍繞著新型高效非晶態(tài)合金催化劑的制備及其用于能源轉化的催化性能開展以下幾個方面的探討。
　　(1)調控催化劑的組成和形貌對于開發(fā)高性能催化劑至關重要。我們采用囊泡輔助化學還原法制備了具有中空球狀結構的Ni-Co-B非晶態(tài)合金催化劑。將上述形成的催化劑用于辛烯醛的液相加氫到異辛醇反應中，顯示出

3、了良好的活性。通過不同活性組分的對比實驗，得出金屬Ni在還原過程中主要是用來催化還原C=C；金屬Co既能催化劑加氫C=C，又可催化加氫C=O。在進一步的壽命評價當中，我們與傳統(tǒng)方法制備的Ni-Co-B非晶態(tài)合金進行對比，突出了中空結構易回收的特點以及其良好的穩(wěn)定性。
　　(2)在多孔載體上負載非晶態(tài)合金不僅可以提高金屬分散度，而且可以改善其穩(wěn)定性。我們以介孔碳為載體制備了高分散的Ru-B非晶態(tài)合金，并在其外表面包裹了一層具有發(fā)散孔

4、道的介孔二氧化硅。采用區(qū)域選擇性的刻蝕方法，通過碳載體對刻蝕劑的富集，選擇性地刻蝕出空腔，留下帶有發(fā)散性孔道的外殼。通過利用二氧化硅載體核作為對比，進一步證明了該方法的作用機制。為了證實該方法具有普適性，我們也嘗試了選用其他刻蝕劑在優(yōu)化條件下進行刻蝕，均能得到類似的核殼結構。最后，我們將上述催化劑用在糊精一鍋轉化制山梨醇反應中，得到了較高的活性和穩(wěn)定性。
　　(3)在上一章研究的基礎上，我們開發(fā)了一種分步交聯(lián)法制備新型雙功能催化劑