脈沖激光沉積用于制備Pt（Pd）負載型金屬催化劑及其選擇性加氫性能的研究.pdf

1、鹵代苯胺是基礎性化工原料與有機中間體，在醫(yī)藥、農藥、染料和日用化工等領域有著廣泛的用途。在合成鹵代苯胺的諸多路線中，由鹵代硝基苯催化加氫制鹵代苯胺的途徑因符合原子經(jīng)濟、環(huán)境友好等優(yōu)點而備受關注。加氫催化劑一般用浸漬法和離子交換法等化學法來制備，其共同缺點有：(1)制備過程復雜，影響因素多，不易獲得高性能的加氫催化劑；(2)催化劑制備過程的非綠色化等。 脈沖激光沉積是一種新興的材料處理技術，具有簡便、高效、穩(wěn)定、綠色等優(yōu)點，尤其是

2、在制備過程中基本無污染物產生，符合當今化工生產綠色化的發(fā)展趨勢。將該技術應用于催化劑的制備研究，制備各種單金屬及多金屬組分負載型催化劑，是對加氫催化劑傳統(tǒng)制備方法的重大創(chuàng)新。脈沖激光沉積獨特的工作原理使產生的金屬原子具有分布均勻、大小均一等特點，由于負載的金屬原子獨特結構，用該方法制備的催化劑具有特別的催化性能。目前，僅有法國Rousset研究組及美國的Brenne研究組對激光法用于制備負載催化劑，對催化劑的物理性狀及丁二烯加氫反應和脫

3、硫加氫反應進行過初步研究，可以說這方面的研究工作剛剛起步。 本論文基于催化加氫反應體系，采用脈沖激光沉積法制備Pt、Pd負載催化劑，以具有重要工業(yè)應用價值的鹵代硝基苯液相催化加氫制備鹵代苯胺為目標反應，期望能得到高活性的加氫催化劑，并降低反應的脫鹵率，提高選擇性；同時，對催化劑引起脫鹵的可能機理進行了初步探討。有關研究內容如下： 1.用激光濺射法制備了不同條件下的Pt/CNTs、Pd/CNTs、Pt/Al2O3催化劑，并

4、通過對鄰氯硝基苯加氫反應考察了它的活性和選擇性，研究結果表明，與常規(guī)化學法制備的催化劑相比，脈沖激光沉積法所得催化劑活性更高，具有更好的選擇性。在250 V、300 Pa、600℃制備條件下制備的Pt/Al2O3加氫催化劑，在不加脫鹵抑制劑的情況下和在100℃，1.0Mpa反應條件下，轉化率可以達到99.3％以上，選擇性可達到99.2％以上。與浸漬法制備的同類催化劑相比，加氫活性提高了25％以上，鹵代芳胺的選擇性提高10％以上，表現(xiàn)出很

5、好的加氫性能和抑制脫鹵性能。 2.采用XRD、TEM、XPS、ICP等表征手段研究了激光沉積法制備的催化劑的表面結構、表面電子態(tài)、原子組成和催化性能之間的關系，激光電源電壓、沉積池的真空度、載體溫度對催化劑表面金屬原子沉積的影響。研究結果表明，激光電源電壓主要影響金屬粒子的大小和單位時間內活性組分的沉積速率；沉積池的真空度主要影響催化劑上金屬的負載量和在載體上的分散度；載體溫度則主要影響催化劑的金屬顆粒大小。這些沉積規(guī)律為激光法

6、可控制備納米級催化劑提供了一定的理論與實驗依據(jù)。 3.以浸漬法和激光沉積法制備以Pd、Pt為活性組分的催化劑，結合幾種工業(yè)催化劑，以鄰氯硝基苯催化加氫反應為探針反應，考察活性組分、反應時間、反應溫度、氫氣壓力和催化劑用量等因素對加氫脫氯的一般規(guī)律，并從脫氯機理上進行適當解釋。研究結果表明，鄰氯硝基苯通過苯環(huán)的π電子云吸附在催化劑表面活性位上，由于金屬提供電子的能力的不同，影響其電子狀態(tài)及C-C1鍵的電子云密度，改變C-C1鍵的極