層狀前驅(qū)體法催化劑協(xié)同結(jié)構(gòu)調(diào)控及選擇性氧化-加氫性能研究.pdf

1、催化技術(shù)是石油化工、精細(xì)化工、煤化工和環(huán)境化工等的共性關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步起到了巨大的推動(dòng)作用。在眾多類型的催化劑中，多相催化劑具有易分離回收、對(duì)設(shè)備腐蝕性小以及不產(chǎn)生環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，是目前使用最為廣泛的一類催化劑。隨不可再生化石資源的日趨枯竭，人們對(duì)資源和環(huán)境等重大問(wèn)題的關(guān)注度不斷增加，對(duì)高效催化材料和新型催化技術(shù)的研究日益活躍。近年來(lái)，人們對(duì)催化劑活性位點(diǎn)組成和結(jié)構(gòu)與催化性能之間關(guān)系的認(rèn)識(shí)逐步深入，提出了多功能催化的概念，

2、也有學(xué)者稱其為協(xié)同催化技術(shù)。多功能催化劑是含有復(fù)合活性中心且通過(guò)活性組分間相互作用強(qiáng)化催化作用的一類新型催化劑。與單一活性組分催化劑相比，協(xié)同催化劑表面具有更多的活性中心，且組成、結(jié)構(gòu)和活性中心屬性可在一個(gè)寬泛的范圍調(diào)控，從而表現(xiàn)出特殊的電子和化學(xué)性質(zhì)，為實(shí)現(xiàn)新型催化劑創(chuàng)新和突破提供了可能。因此根據(jù)目標(biāo)反應(yīng)的特點(diǎn)和要求，設(shè)計(jì)合成新型協(xié)同催化劑具有重要意義，也是實(shí)現(xiàn)催化性能強(qiáng)化的有效方法和手段。
　　本論文基于層狀金屬氫氧化物的陽(yáng)離

3、子在層板中高度分散且種類和比例在一定范圍內(nèi)可以靈活調(diào)控的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用層板對(duì)內(nèi)外源金屬的限域效應(yīng)，開(kāi)展了本體型、負(fù)載型和陣列化多位點(diǎn)協(xié)同催化劑的制備工作，并對(duì)催化劑中多金屬和酸堿位點(diǎn)間協(xié)同效應(yīng)以及催化劑形貌效應(yīng)與催化性能之間的關(guān)聯(lián)進(jìn)行了研究。
　　1、采用共沉淀法制備了系列本體型MMgMn-LDH(M=Zn、Cu、Ni、Co、Fe、Cr和Ti)多金屬離子協(xié)同的多功能催化劑，以苯甲醇氧化反應(yīng)作為探針?lè)磻?yīng)，考察了MMgMn-LDH催化

4、劑層板組成對(duì)醇選擇性氧化反應(yīng)的影響。通過(guò)XPS、DRIFT、O2-TPD和Raman等表征手段對(duì)催化劑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，闡明了活性組分Mn和M的價(jià)態(tài)及催化劑中活性氧物種的結(jié)構(gòu)對(duì)反應(yīng)底物的活化作用機(jī)制，并揭示了MMgMn-LDH層板金屬配位結(jié)構(gòu)的變化對(duì)催化性能的影響規(guī)律。
　　2、以花狀NiAl-LDH作為載體構(gòu)筑了負(fù)載型Au/NiAl-LDH金屬和金屬離子協(xié)同的多功能催化劑，并對(duì)其進(jìn)行O2預(yù)處理，以苯甲醇選擇性氧化作為探針?lè)磻?yīng)，通過(guò)與

5、未經(jīng)預(yù)處理的Au/NiAl-LDH催化劑進(jìn)行比較，揭示了NiAl-LDH層板表面內(nèi)源金屬Ni與外源金屬Au的價(jià)態(tài)變化對(duì)反應(yīng)物分子活化和活性物種遷移的促進(jìn)作用。此外，采用SEM、BET和MIP等表征手段，對(duì)催化劑的形貌及載體孔道結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，通過(guò)與顆粒狀A(yù)u/NiAl-LDH催化劑的對(duì)比，揭示了由載體多級(jí)孔道結(jié)構(gòu)構(gòu)筑引起的催化性能強(qiáng)化的本質(zhì)。
　　3、以θ環(huán)形鋁片為基底構(gòu)筑了具有不同形貌的陣列式Pd/NiO/Al多金屬和酸堿位點(diǎn)協(xié)同