鈮基固體酸負載銫催化劑上常壓無助劑條件下H2和O2直接合成H2O2反應的研究.pdf

1、過氧化氫作為一種重要的化學品,廣泛應用于化學品的綠色氧化合成、環(huán)境保護等領域。相比目前工業(yè)上使用的多步蒽醌法,以H2和O2直接合成H2O2更加經濟且環(huán)境友好。本學位論文針對常壓下從氫氣和氧氣直接合成過氧化氫反應,研制了鈮基固體酸負載的Pd催化劑,考察其在不添加任何液體酸和鹵素助劑的情況下的催化性能,并對Pd尺寸效應進行了研究。
　　 研究結果顯示,鈮基化合物可作為固體酸載體有效地促進H2O2的生成,其負載Pd催化劑的性能顯著優(yōu)于

2、其它固體酸載體(如磺化的碳材料、雜化材料,磷酸鋯等)的負載Pd催化劑。其中,磷酸鈮負載的鈀催化劑(Pd/NbOPO4)催化性能最佳,在O2/H2=15,283 K下反應6小時之后,H2轉化率為17％,H2O2的選擇性為73％,H2O2的濃度可以達到0.41 wt％。該結果與目前報道的相同條件下液相共存酸和鹵素助劑的催化劑體系的H2O2生成能力相接近。FT-IR、Hammett指示劑滴定實驗及氨吸附實驗等酸性表征結果表明載體的酸性對H2O

3、2的合成至關重要,催化劑的酸性越強,H2O2選擇性和積累濃越高。
　　 針對Pd/NbOPO4催化劑,本文進一步研究了Pd粒子尺寸對反應性能的影響。以油胺輔助的方法,我們在2.1 nm～6.3 nm內制備了粒徑可控的單分散Pd粒子,并將其負載于NbOPO4上,用于直接合成H2O2反應。結果顯示小粒徑的Pd粒子有利于獲得高的H2O2選擇性和生成速率。H2O2的分解反應和加氫反應實驗結果表明,在反應條件下,不同Pd粒徑催化劑上的加氫