層狀前驅(qū)體制備高分散負(fù)載型納米鎳基催化劑及其性能的研究.pdf

1、在非均相催化領(lǐng)域中，碳材料作為催化劑載體來負(fù)載和分散金屬粒子具有十分誘人的前景。這全歸功于它異于其它傳統(tǒng)材料的卓越性能，列舉如下:(1)優(yōu)異的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能、(2)很高的化學(xué)穩(wěn)定性、(3)很小的熱膨脹系數(shù)、(4)很輕的質(zhì)量、(5)發(fā)達(dá)的孔結(jié)構(gòu)、(6)很低的毒性等等。碳材料又包括眾多分支，其中碳納米管(CNTs)異軍突起，在各種非均相催化中作為載體負(fù)載各種金屬粒子，其中鉑Pt、金Au、釕Ru、鈀Pd，都曾被負(fù)載到CNTs上。在利用傳統(tǒng)的浸

2、漬法進(jìn)行負(fù)載的過程中，CNTs與負(fù)載客體之間的連接相當(dāng)不牢固，以至于在反應(yīng)過程中簡(jiǎn)單的機(jī)械攪拌就能使主客體發(fā)生分離。因此對(duì)CNTs改性使其表面富集功能化的官能團(tuán)或者利用有機(jī)橋聯(lián)劑來增強(qiáng)主客體之間的相互作用等技術(shù)已經(jīng)逐漸得到了人們的廣泛重視。
　　 層狀雙金屬氫氧化物(LDHs)具有二維層板狀結(jié)構(gòu)。層板組成:陽離子;具有可調(diào)變性。層間組成:陰離子;保證了LDHs的電荷守恒。由于LDHs層板陽離子排列的均勻有序性，通過煅燒后的LDH

3、s經(jīng)過還原，可以得到高分散的負(fù)載型金屬催化劑。這種特殊結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變使LDHs材料成為在金屬催化反應(yīng)中非同一般的催化劑前體。與其它傳統(tǒng)負(fù)載型金屬催化劑相比，以LDHs為前體，從而制備得到的各種活性金屬可調(diào)變的負(fù)載型催化劑有以下兩種特點(diǎn):(i)可調(diào)變的活性金屬組分可以均勻的排列在LDH的層板上;(ii)活性金屬中心的粒徑尺寸可以人為的干預(yù)控制。
　　 (一)利用濃硝酸氧化CNTs對(duì)其進(jìn)行改性，然后在CNTs上負(fù)載NiAl-LDH，通過

4、還原成功地制備出高分散的負(fù)載型鎳(Ni)納米顆粒。由于制備前體過程中橋聯(lián)劑L-半胱氨酸的引入，使其通過靜電作用與改性后的CNTs連接。最終使催化劑中Ni納米粒子和CNTs的石墨層存在著很強(qiáng)的電子轉(zhuǎn)移與相互作用。該催化劑用于選擇性催化鄰氯硝基苯(o-CNB):催化劑Ni/L-HCNTs對(duì)o-CNB有很高的活性;這是由于納米Ni粒子的高分散度引起的。同時(shí)催化劑Ni/L-HCNTs還對(duì)鄰氯苯胺(o-CAN)有很高的選擇性;這是由于納米Ni粒子

5、與CNTs的之間的電子轉(zhuǎn)移和相互作用導(dǎo)致的。
　　 (二)利用聚丙烯酸(PAA)對(duì)CNTs進(jìn)行包覆使其功能化(P-CNTs)，然后在P-CNTs上負(fù)載NiAl-LDH，通過還原成功地制備出分散性提高的負(fù)載型Ni納米顆粒。該催化劑用于選擇性催化o-CNB:催化劑Ni-L/P-CNTs的催化活性優(yōu)異，可歸結(jié)于活性組分的高度分散從而引起了反應(yīng)物的高轉(zhuǎn)化率;同時(shí)催化劑Ni-L/P-CNTs還對(duì)o-CAN有著很高的選擇性，這是由于納米Ni

6、粒子與CNTs的之間的電子轉(zhuǎn)移和相互作用導(dǎo)致的。除此之外，適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)溫度和活性金屬Ni的質(zhì)量百分含量可加快選擇性催化加氫的反應(yīng)速率，從而進(jìn)一步提高o-CNB的產(chǎn)率。
　　 (三)利用成核晶化隔離法:制備NiAl-LDH;隨后在水熱過程中與碳化的葡萄糖進(jìn)行雜化從而生成催化劑前體;進(jìn)而利用載體C作為還原劑原位還原催化劑前體從而制備得到一種新型的制備高分散負(fù)載型納米Ni基催化劑。而且利用水滑石為前體制備的催化劑Ni/C中的Ni納米粒子

7、的粒徑尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)浸漬法合成的催化劑中的Ni的粒徑尺寸，并且它還具有更高的分散度。在催化氯苯的反應(yīng)中:催化劑2.5Ni/C的轉(zhuǎn)化率為99.3％。這歸因于催化劑中Ni納米粒子的分散度高、負(fù)載量適當(dāng)，從而使得催化劑中含有更多可接觸的活性中心Ni，并且同時(shí)伴隨著很強(qiáng)的金屬-載體相互作用。
　　 (四)利用化學(xué)氣相沉積法:合成了碳納米纖維負(fù)載的鎳基催化劑(NiC/CNFs)。該催化劑用于選擇性催化o-CNB:催化劑2NiC/CNFs