高效非晶態(tài)合金催化材料的構(gòu)筑及其在能源轉(zhuǎn)化中應(yīng)用.pdf

1、為了提高化學(xué)過程的效率、減少化工生產(chǎn)過程中污染物的排放和實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)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(xué)亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，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(yīng)的晶態(tài)材料，引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。如今，液相化學(xué)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(tuán)聚現(xiàn)象，導(dǎo)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(guān)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(zhuǎn)化的催化性能開展以下幾個(gè)方面的探討。
　　(1)調(diào)控催化劑的組成和形貌對于開發(fā)高性能催化劑至關(guān)重要。我們采用囊泡輔助化學(xué)還原法制備了具有中空球狀結(jié)構(gòu)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(yīng)中，顯示出

3、了良好的活性。通過不同活性組分的對比實(shí)驗(yàn)，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(jìn)一步的壽命評價(jià)當(dāng)中，我們與傳統(tǒng)方法制備的Ni-Co-B非晶態(tài)合金進(jìn)行對比，突出了中空結(jié)構(gòu)易回收的特點(diǎn)以及其良好的穩(wěn)定性。
　　(2)在多孔載體上負(fù)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(jìn)一步證明了該方法的作用機(jī)制。為了證實(shí)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(jìn)行刻蝕，均能得到類似的核殼結(jié)構(gòu)。最后，我們將上述催化劑用在糊精一鍋轉(zhuǎn)化制山梨醇反應(yīng)中，得到了較高的活性和穩(wěn)定性。
　　(3)在上一章研究的基礎(chǔ)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