羥基鋯柱撐二硫化鉬的制備及其催化加氫性能.pdf

1、二硫化鉬為層狀半導(dǎo)體化合物，層與層之間以較弱的范德華力相互作用，具有各向異性和良好的電學(xué)、磁學(xué)、催化等性能。通過結(jié)構(gòu)調(diào)控手段，可將許多異類原子或無機(jī)、有機(jī)離子或分子嵌入其層間，形成新型功能材料。此類材料可激發(fā)出優(yōu)異的物理化學(xué)性能，在工業(yè)催化、環(huán)境保護(hù)和能源開發(fā)等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。 本文采用單分子層剝離-重堆積技術(shù)，將羥基鋯聚合陽離子嵌入到二硫化鉬板層間，得到了層間距為1.052 ~ 1.612 nm，層間距增量為0.437

2、 ~ 0.997 nm的柱撐復(fù)合材料。結(jié)果表明，客體鋯離子主要以[Zr4(OH)16-n(H2O)8+n]n+ (記為Zr4)的形式存在于主體層間域中，并有單層和雙層錯開兩種可能排列方式。采用取代法，通過控制柱撐液中Al/Zr、Fe/Zr、Co/Zr和Ni/Zr物質(zhì)的量之比，獲得了具有不同結(jié)構(gòu)的羥基鋁鋯、鐵鋯等聚合羥基陽離子。將它們嵌入到二硫化鉬板層間，可得到層間距增量分別為0.797 ~ 0.918 nm、0.855 ~ 0.917

3、nm、0.486 ~ 0.956 nm和0.552 ~ 0.937 nm的二元金屬復(fù)合柱撐材料。XRD、IR與DSC等分析表明，各柱撐材料保留有基體二硫化鉬的結(jié)構(gòu)特征；少量Al3+、Fe3+、Co2+和Ni2+加入到鋯柱撐液中，均會取代Zr4+形成具有Zr4結(jié)構(gòu)的復(fù)合陽離子柱子；隨著異金屬離子涉入量的增加，鋯柱撐液原有的水解平衡遭到破壞，制得復(fù)合柱撐材料的層間距和結(jié)晶度會逐漸降低。另外，Al3+、Co2+ 和Ni2+ 單一金屬離子也可分

4、別以[Al13O4(OH)24+x(H2O)12-x](7-x)+、[Co(H2O)n]2+ 和[Ni(H2O)n]2+ 的形式嵌入板層間。硝基苯催化加氫結(jié)果表明，相同條件下，柱撐材料Zr-MoS2及二元柱撐材料Al/Zr-MoS2、Fe/Zr-MoS2、Co/Zr-MoS2和Ni/Zr-MoS2的催化活性是未柱撐2H-MoS2的2 ~ 5倍，對應(yīng)硝基苯的轉(zhuǎn)化率也有相同的提高幅度。這說明經(jīng)柱撐改性后，材料活性部位比例增大，二硫化鉬的催化