高效金屬催化劑的制備及金屬與酶共催化性能的研究.pdf

1、催化即通過(guò)催化劑改變反應(yīng)物的活化能,改變反應(yīng)物的化學(xué)反應(yīng)速率,催化劑的質(zhì)和量在反應(yīng)前后均不發(fā)生改變的反應(yīng)。研究和運(yùn)用催化方法可以大幅度降低產(chǎn)品成本,提高產(chǎn)品質(zhì)量,保護(hù)環(huán)境和更好地利用資源。本論文的思想是采用納米材料制備技術(shù),制備出高比表面積、高催化活性和選擇性的高效催化劑。利用化學(xué)還原法制備出非晶態(tài)合金催化劑,因非晶態(tài)合金屬于納米催化劑,是一種介于晶態(tài)和無(wú)定形物質(zhì)之間的特殊材料,具有長(zhǎng)程無(wú)序而短程有序的結(jié)構(gòu)。使用化學(xué)還原方法可以調(diào)變合金

2、的組成和獨(dú)特的結(jié)構(gòu),使得催化劑具有優(yōu)良的催化活性、選擇性。且在制備過(guò)程中具有環(huán)境污染少,催化效率高等優(yōu)點(diǎn),符合當(dāng)今化工生產(chǎn)中節(jié)能環(huán)保的科學(xué)理念以及發(fā)展趨勢(shì),日益引起人們的重視。
　　 本論文采用化學(xué)還原法制備出不同組成、不同結(jié)構(gòu)的非晶態(tài)合金催化劑,并研究不同組成或不同結(jié)構(gòu)對(duì)催化活性和選擇性的影響。最后一部分將金屬催化劑與生物酶相結(jié)合,用于催化生物質(zhì)(糊精)的轉(zhuǎn)化,研究金屬與酶共催化的特點(diǎn)。全文圍繞不同的研究方向主要開(kāi)展了以下幾方

3、面的工作:
　　 (1)通過(guò)在低溫高攪拌速度的條件下,以高濃度的KBH4溶液還原InCl3溶液的方法制備出熱穩(wěn)定性好、比表面積高、催化活性好的In-B非晶態(tài)合金催化劑。通過(guò)XRD、TEM、BET、XPS、DSC等測(cè)試手段,證明了該催化劑具有非晶態(tài)合金的結(jié)構(gòu)。通過(guò)攪拌轉(zhuǎn)速的改變可以觀察到該材料由晶態(tài)到非晶態(tài)合金的轉(zhuǎn)變,高速攪拌下制備的材料為顆粒較小的納米粒子。通過(guò)催化水相中的苯甲醛或者苯乙酮與3-溴丙烯的Barbier反應(yīng)考察了I

4、n-B非晶態(tài)合金催化劑的催化活性,實(shí)驗(yàn)表明該催化劑具有較高的催化活性。
　　 (2)在甲苯、十二烷基苯磺酸鈉和水組成的微乳體系中,使用KBH4還原Ni2+,制備出具有中空結(jié)構(gòu)的Ni-B納米球。并通過(guò)XRD、TEM、BET、XPS、DSC等表征方法,證明了中空結(jié)構(gòu)的Ni-B的微觀形貌以及具有非晶態(tài)合金的性質(zhì)。制備中十二烷基苯磺酸鈉起主導(dǎo)作用,主要因?yàn)楸砻婊钚詣┐嬖谟H水基和疏水基,親水基可以吸附溶液中的Ni2+。通過(guò)催化間二硝基苯加

5、氫制備間苯二胺的反應(yīng)考察催化劑的活性,中空結(jié)構(gòu)的Ni-B表現(xiàn)出比普通Ni-B和Reney Ni具有更好的催化活性和選擇性。
　　 (3)將加氫催化劑與生物酶相結(jié)合,用于糊精水解加氫制備山梨醇。首先通過(guò)考察糖化酶對(duì)糊精水解的影響因素,確定適合酶催化的溫度、pH值、金屬顆粒用量等范圍,便于后期與金屬催化劑的匹配。在加氫催化劑存在時(shí)選定出較為適合酶催化的條件進(jìn)行水解加氫實(shí)驗(yàn)。通過(guò)對(duì)催化劑的篩選,尋找出催化性能較好的加氫催化劑,得到較高