介孔材料負(fù)載金屬催化劑的制備及其葡萄糖催化氧化應(yīng)用.pdf

1、有序介孔材料具有規(guī)整的孔道結(jié)構(gòu)、均一的孔徑分布和較大的比表面積，廣泛地應(yīng)用于吸附、分離、納米材料合成及催化等領(lǐng)域。模板法是合成介孔材料的一項(xiàng)有效技術(shù)，具有良好的可控制性，利用模板劑的空間限制或調(diào)試作用可制備出適用于催化氧化或大分子轉(zhuǎn)化反應(yīng)的無機(jī)介孔材料。葡萄糖催化氧化反應(yīng)的傳統(tǒng)催化劑是Pd/AC，活性炭(AC)表面有機(jī)官能團(tuán)復(fù)雜且微孔孔隙率高，不僅會產(chǎn)生較大的傳質(zhì)阻力，誘發(fā)副反應(yīng)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(jī)材料，并以其為載體制備出負(fù)載型的納米金屬催化劑，用于葡萄糖催化氧化反應(yīng)。通過活性評價(jià)實(shí)驗(yàn)并關(guān)聯(lián)表征結(jié)果，研究了載體的類型、金屬負(fù)載量及還原劑的類型等對催化劑性能的影響。主要研究結(jié)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(jié)構(gòu)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(jié)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(fù)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(jié)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(nèi)團(tuán)聚嚴(yán)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(zhì)態(tài)的Pd和Au，并對Pd3d和Au4f 峰進(jìn)行了分析。
　　 3. 介孔材料負(fù)載納米金屬催化劑上葡萄糖催化氧化的反應(yīng)性能。活性評價(jià)結(jié)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(zhuǎn)化率達(dá)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(zhuǎn)化率能達(dá)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(yīng)性能的影響，結(jié)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(zhuǎn)化率最高可達(dá)到88.4%，甲醛和乙二醇的較差；KBH4的用量對葡萄糖的轉(zhuǎn)化率影響較大，摩爾比為KBH4/Au=3 時(shí)最優(yōu)，轉(zhuǎn)化率達(dá)到87.5%，檸檬酸鈉的影響其次且最高轉(zhuǎn)化率為77.1%，甲醛與乙二醇的用量