金屬負(fù)載TiO2選擇性催化氧化苯甲醇反應(yīng)性能研究.pdf

1、將醇選擇性地氧化為醛一直以來(lái)都是一項(xiàng)非常有意義的工作。而負(fù)載型材料由于它在催化性能及電子轉(zhuǎn)移等方面具有一些特殊的屬性,近來(lái)受到了研究者們的廣泛關(guān)注。所以采用綠色的催化氧化技術(shù)通過(guò)使用負(fù)載型材料將醇選擇性氧化為醛具有很好的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本文主要以TiO2作為載體,負(fù)載活性組分金屬,以O(shè)2為氧化劑,在無(wú)溶劑存在的情況下將苯甲醇選擇性催化氧化為苯甲醛。
　　 我們制備了Au/TiO2并將其應(yīng)用于催化氧化苯甲醇的反應(yīng)中。在相

2、同條件下用光沉積法制備了不同Au含量的Au/TiO2,發(fā)現(xiàn)Au含量較高的Au/TiO2催化劑比較低的催化劑反應(yīng)活性好,但升高到一定程度后,催化劑的活性反而開始下降。經(jīng)TEM、XRD等方法表征后發(fā)現(xiàn),金屬含量升高到一定程度后,在沉積過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)局部離子濃度過(guò)高現(xiàn)象,存在一定程度的金屬粒子團(tuán)聚,因此金屬粒子粒徑增大,導(dǎo)致催化劑活性降低。同時(shí)考察了不同的焙燒條件對(duì)催化活性的影響,發(fā)現(xiàn)在300℃下焙燒3h后的催化劑催化活性最好。并通過(guò)表征說(shuō)明,

3、金屬Au納米簇的分?jǐn)?shù)度以及納米粒子的大小對(duì)于選擇性催化氧化苯甲醇的反應(yīng)有比較大的影響。
　　 我們又用不同的方法制備了Pd/TiO2并將其應(yīng)用于催化氧化苯甲醇的反應(yīng)中。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),用NaOH調(diào)節(jié)pH制得的催化劑活性比NH3水調(diào)節(jié)的較好,通過(guò)對(duì)樣品進(jìn)行TEM、XRD表征,確定了主要區(qū)別在于NaOH調(diào)節(jié)的pH能更好的控制沉積過(guò)程中Pd粒子的沉積速度,得到粒徑更小、分散度更好的納米顆粒,從而獲得較好的催化活性。通過(guò)對(duì)催化劑的焙燒溫度、時(shí)

4、間及焙燒氣氛的研究,確定了在He中在300℃下焙燒3h為最佳。通過(guò)表征研究了對(duì)催化活性起到關(guān)鍵影響作用的物種,證明pd0(111)晶面與pd2+(101)晶面協(xié)同作用,對(duì)選擇性氧化作用起到了很好的催化效果。
　　 結(jié)合以上結(jié)果,我們研究了Au、Pd雙金屬負(fù)載于TiO2上,并考察了對(duì)反應(yīng)的催化活性。首先研究了制備方法和沉積順序?qū)Υ呋钚缘挠绊?發(fā)觀光沉積法制各的雙金屬催化劑催化活性較好。通過(guò)XRD、TEM等表征手段發(fā)現(xiàn),合金相的出

5、現(xiàn)對(duì)催化活性有較大的改善。其中以Pd核-Au殼型合金相,由于其內(nèi)部的Au、Pd之間產(chǎn)生了強(qiáng)烈的電子配體之間的相互作用,形成了很好的的協(xié)同電子效應(yīng),并且能夠很好的活化反應(yīng)物分子,因此表現(xiàn)出更好的活性。然后又考察了在不同的氣氛中焙燒后催化劑的活性差異。其中,在He中焙燒后的Au/Pd/TiO2催化活性最好,苯甲醇的轉(zhuǎn)化率高達(dá)95.5％,苯甲醛的選擇性達(dá)到了100%。這也是截至目前報(bào)道中,以分子氧為氧化劑,無(wú)溶劑法選擇性催化氧化苯甲醇為苯甲醛