介孔材料負載金屬催化劑的制備及其葡萄糖催化氧化應用.pdf

1、有序介孔材料具有規(guī)整的孔道結構、均一的孔徑分布和較大的比表面積，廣泛地應用于吸附、分離、納米材料合成及催化等領域。模板法是合成介孔材料的一項有效技術，具有良好的可控制性，利用模板劑的空間限制或調試作用可制備出適用于催化氧化或大分子轉化反應的無機介孔材料。葡萄糖催化氧化反應的傳統(tǒng)催化劑是Pd/AC，活性炭(AC)表面有機官能團復雜且微孔孔隙率高，不僅會產(chǎn)生較大的傳質阻力，誘發(fā)副反應的發(fā)生，而且落位在微孔中的金屬活性組分也難以有效利用，降低

2、了Pd/AC 催化活性。為此，本文采用模板法合成出系列的有序介孔無機材料，并以其為載體制備出負載型的納米金屬催化劑，用于葡萄糖催化氧化反應。通過活性評價實驗并關聯(lián)表征結果，研究了載體的類型、金屬負載量及還原劑的類型等對催化劑性能的影響。主要研究結果如下：
　　 1. 介孔材料SBA-15、CMK-3和Al2O3的合成。采用P123 作為模板劑合成的SBA-15介孔分子篩呈六棱柱狀，長程有序度高且結構穩(wěn)定，平均孔徑為6.62nm。

3、合成的CMK-3保留了原始模板SBA-15的基本形貌特征，材料的有序度較好，平均孔徑為3.64nm。合成的介孔Al2O3 結晶度較好，出現(xiàn)了γ-Al2O3的特征衍射峰，平均孔徑為5.45nm。
　　 2. 介孔材料負載納米金屬催化劑的制備。以介孔材料為載體，鈀或金為活性組分制備了納米鈀或金催化劑。表征結果顯示：催化劑的XRD 圖譜出現(xiàn)了金屬鈀或金的特征衍射峰，鈀或金均是納米粒子。H2 還原制備的催化劑顯示了納米Au 粒子在SBA

4、-15 孔道內團聚嚴重且粒徑較大，而KBH4 制備的催化劑則顯示出納米Au 粒子分布均勻、有較高的分散度，且粒徑較小。XPS分析表明催化劑中起活性作用的是單質態(tài)的Pd和Au，并對Pd3d和Au4f 峰進行了分析。
　　 3. 介孔材料負載納米金屬催化劑上葡萄糖催化氧化的反應性能。活性評價結果顯示：
　　 Pd基催化劑中，SBA-15 為載體的催化劑的催化性能優(yōu)于CMK-3和Al2O3，葡萄糖轉化率達到90.1%；Au基催

5、化劑中，CMK-3和Al2O3 為載體的催化劑有較好的催化性能，葡萄糖轉化率能達到95%以上。對于Au/SBA-15 催化劑，研究了還原劑的類型及用量對反應性能的影響，結果表明：硼氫化鉀和檸檬酸鈉還原的催化劑有較好的催化性能，葡萄糖轉化率最高可達到88.4%，甲醛和乙二醇的較差；KBH4的用量對葡萄糖的轉化率影響較大，摩爾比為KBH4/Au=3 時最優(yōu)，轉化率達到87.5%，檸檬酸鈉的影響其次且最高轉化率為77.1%，甲醛與乙二醇的用量