殼聚糖修飾非晶態(tài)合金制備與催化性能.pdf

1、摘要摘要非晶態(tài)合金因其具有獨特的長程無序和短程有序的結(jié)構(gòu)特征而具有優(yōu)良的催化性能。由非晶態(tài)合金代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工業(yè)催化劑，不僅有利于提高催化效率，而且可大大降低對環(huán)境的污染，是21世紀有望開發(fā)的一類高效、新型、安全、環(huán)境友好催化劑。在非晶態(tài)合金研究中，納米團簇的尺寸控制和自組裝己逐漸引起人們的高度關(guān)注。如何合理設(shè)計、控制非晶態(tài)合金催化劑納米團簇的尺寸，提高非晶態(tài)合金團簇活性中心的分散狀況，實現(xiàn)對催化劑性能調(diào)控，進而按照人們的意愿，設(shè)計、合成新

2、型催化材料具有重要的意義.本論文在課題組前期大量研究的基礎(chǔ)上，旨在以N扭非晶態(tài)合金催化劑為研究對象，從探索控制非晶態(tài)合金納米團簇尺寸的角度出發(fā)，將生物大分子殼聚糖引入非晶態(tài)合金納米團簇尺度的可控制備，研究新型N田非晶態(tài)合金催化劑的制備科學(xué)基礎(chǔ)，并通過X.射線衍射分析(X衛(wèi)D)、掃描電鏡(sEM)、透射電鏡(花M)、X一射線光電子能譜分析(xPs)、電感禍合等離子體發(fā)射光譜(lCP)、紅外光譜(IR)等表征方法和多種加氫探針反應(yīng)，分析測試

3、和評價了所制催化劑的物性、形成機制和反應(yīng)性能。首先，以殼聚糖(CS)為介質(zhì)，采用金屬誘導(dǎo)化學(xué)鍍法制備了非負載型N扭非晶態(tài)合金催化劑。通過SEM和TEM等表征方法的研究表明，殼聚糖的引入能夠減小N沼團簇的粒徑，且不影響其非晶態(tài)結(jié)構(gòu)和特征形貌。進一步，以膨脹石墨(EG)擔(dān)載殼聚糖作為載體，制備了負載型NIB非晶態(tài)合金催化劑。通過不同的表征方法研究了殼聚糖對N扭催化劑非晶性質(zhì)、組成、形貌、粒徑及分散度的影響.實驗表明，引入殼聚糖介質(zhì)能有效提高

4、化學(xué)鍍的鍍速，減小N迅團簇尺寸，并且使其仍以非晶態(tài)形式均勻分散于膨脹石墨載體上，在環(huán)丁烯礬加氫制環(huán)丁諷和對氯硝基苯加氫制對氯苯胺中，顯示出高于NIBEG催化劑的催化活性。通過改變殼聚糖含量及水溶性殼聚搪的相對分子質(zhì)量，可以適當(dāng)調(diào)控催化劑活性組分NIB團簇的粒徑大小。當(dāng)殼聚糖在載體表面形成單層分散時催化劑活性最高。較低相對分子質(zhì)量的水溶性殼聚糖更有利于生成團簇粒徑小、分散性好和催化活性高的NIB非晶態(tài)合金催化劑。在上述研究基礎(chǔ)上，利用殼聚

5、糖特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，采用化學(xué)還原法制備了系列NIB一CS催化劑。通過TEM、X衛(wèi)5表征方法考察了NIB納米團簇的形貌及表面化學(xué)元素價態(tài)。結(jié)果表明，殼聚糖的介入可以阻止NIB納米團簇的團聚與長大，控制NIB團簇粒徑在卜6lun之間，且分布較窄，并不會改變NIB納AbstraCt.........曰.....曰AbstractAmo吶ousaloysrePresentav葫etyofspecial口ate對alswithsbort一詡ge

6、份deriDgwhilelong一rangcdisorderi五95枉u日泊r.吐叫mayP剛idePathwaystothecxcellent口回師cPropertles.It閉prDmotcthcca回尹沁proPe幣esandimproveth。cnv如nmeltpoUu加叮tforlePla山gtraditio耐加dus州alcatalystwithamorPhousaloyCata】ysLTheamorphousaloyhas

7、benreg歇dedasanovelefi雙ive汕denv止0口田entbe鄉(xiāng)ImingCatalyatin21centUry.血聲燈aly，thcselfasselnblyof恤。印bousaloyduste巧istbcfoCUsofreS目川土.hissl加6caDttodssign別咖甲如usaloyCatalystwithsP曰日alProperti韶bycoutIDningtke血esofam創(chuàng)甲bouS心oycatalys

8、tclustersaDdppO功otingthc曲琳rsionofaCtivcsi比.丁七c山esisisbaSedonPrevl0uSw0rkinourgOuP.丁、。res已盯cbisfoCU，淚on阮協(xié)印盯.tionandaPP】icationofamorpbousN扭叨。yCatalyst.Thed巨tosan(賀)wasin饑川ua川tocontI0lthcs云沈sofam。甲housaloyP斌iclcs.T七eas.Pre

9、ParedcatalystSwcre曲困aCterizedbyX衛(wèi)】)，SEM.TEM，XrS，】CP胡dIR，助dthcca田yticproperticswercevalua喇invanoushydrogenations.F此tly，theunsuPpt記amorPhousN扭aUoyCatalystwasPrcParedbyameta]一indua口gelectrOlessPlat加gmethodwith阮in妞oduCtio”of

10、南tosan.TheSEMand花Mresults勸ow吐Iatthcs七csofN扭particlcswe化dimi幾壇bedbecauseofintrodu山9比110漲Inwiththc即叮0印bousstIUcture姐dfiowlikesbaPekePt.Then，thcs叩ptedNIB匯5一EG(exPandedgraP肋目口園ystwaspreParedand七charaderiSticswerestod1ed，sIJc

11、basthcc0mpositions，勸刀引泊te，p州idess七es，dispersionofactivesites比二Thercsultssbow公以tthc咖tosanPromotedtbecl。比ro】essPlatlngrate，andthenreduCedthes故sofNIBparticles.TheasPreParedNIBCS一EGcatalyst比owssuperiorcatal州caCtivitytoti.tof

12、NIBEGcata】yst血thebydrogenationofsuIfOlcnetosulfOl幼cand今咖oro苗trob嶺nctoP.cbI0ro耐line.Furthermore，thes讓esofN扭particlescouldbeadjustedbytbeloadingofchitosanonEGandthemolecu1arweightofthewatersoluble比itosan.Itisrcvealedthatth

13、ewatersolublcchitosanwithlowermo1ec”】arwej沙tisfavorabletogetsuperiorNiBCatalystwithsmallerPaItides七esandhighdispersion.The。ptimiZli〕gexPerin1entssugestthatthebestsuPportedN1BCS一EGcatalystcouldbefouldwhenthechitos如wascove