中空介孔SiO2微球負(fù)載Mn-n-C催化劑的制備及其催化乙苯氧化性能的研究.pdf

1、催化技術(shù)廣泛地應(yīng)用于能量轉(zhuǎn)換、材料合成、環(huán)境保護(hù)和人類健康等領(lǐng)域。然而，隨著石油資源逐漸枯竭，以及日益增長(zhǎng)的生態(tài)和環(huán)境保護(hù)的公眾需求，提高了對(duì)綠色催化技術(shù)的迫切需要，以實(shí)現(xiàn)高效、低碳排放、綠色環(huán)保的催化工藝過程，因此，新型催化劑的研發(fā)顯得尤為重要。
　　過渡金屬卟啉是骨架中同時(shí)含有過渡金屬、氮、碳的大環(huán)化合物，是一步法制備過渡金屬氮碳材料的良好的前驅(qū)體，但是直接對(duì)其進(jìn)行碳化處理得到的催化劑比表面積較小，且金屬活性中心容易聚集長(zhǎng)大，

2、從而降低了催化劑的催化活性。中空介孔二氧化硅是比表面積大、容易制備、方便改性的良好載體，但純硅材料不含催化活性位。結(jié)合兩者的特點(diǎn)，我們提出以金屬錳卟啉為前驅(qū)體，制備中空介孔二氧化硅負(fù)載過渡金屬錳氮碳材料催化劑。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　1、硬模板法制備中空介孔二氧化硅微球負(fù)載Mn-N-C催化劑。以金屬錳卟啉為Mn-N-C前驅(qū)體，以共沉淀法制備的氧化鐵納米粒子為硬模板，最終制得內(nèi)部負(fù)載Mn-N-C的中空介孔二氧化硅微球催化劑Mn-N-

3、C@SiO2，并研究其以分子氧為氧化劑和在無溶劑的條件下催化乙苯氧化的催化性能。研究發(fā)現(xiàn)，Mn-N-C@SiO2催化劑具有較規(guī)則的中空介孔球形形貌，具有較大的比表面積（673.2 m2g-1）和孔容(0.58 cm3g-1)，且Mn-N-C均勻分布在中空球的內(nèi)壁。Mn-N-C@SiO2表現(xiàn)出較高的催化活性與穩(wěn)定性，催化乙苯轉(zhuǎn)化頻率為1875.2 h-1，高于單獨(dú)焙燒金屬錳卟啉制備的Mn-N-C(612.8 h-1)。
　　2、自模

4、板法制備殼層中摻雜Mn-N-C的中空介孔二氧化硅納米催化劑(Mn-N-C-x@SiO2)。對(duì)金屬錳卟啉進(jìn)行氨基硅源改性，原位摻雜進(jìn)入實(shí)心介孔二氧化硅微球，然后進(jìn)行陳化、焙燒，制備骨架中均勻分布Mn-N-C的中空介孔二氧化硅微球催化劑。通過改變金屬錳卟啉的摻雜量(x=0.01 g，0.02 g，0.04 g，0.06 g)，可以調(diào)節(jié)催化劑結(jié)構(gòu)中Mn-N-C的含量。所得Mn-N-C-x@SiO2為規(guī)則的中空介孔結(jié)構(gòu)，具有較大的比表面積和孔容

5、。Mn-N-C-x@SiO2表現(xiàn)出較高的催化活性與穩(wěn)定性，當(dāng)金屬錳卟啉摻雜用量為0.01 g時(shí)，Mn-N-C-001@SiO2的催化乙苯轉(zhuǎn)化頻率為2427.6 h-1。
　　3、浸漬法制備負(fù)載Mn-N-C的中空介孔二氧化硅納米催化劑(Mn-N-C-x@HS(IM))。結(jié)果表明，催化劑中Mn-N-C主要位于中空介孔二氧化硅微球的內(nèi)壁。催化劑中Mn-N-C的負(fù)載量可以通過改變浸漬金屬錳卟啉的用量進(jìn)行調(diào)節(jié)(x=0.005 g，0.01