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、精細化工、煤化工和環(huán)境化工等的共性關(guān)鍵技術(shù)，對經(jīng)濟發(fā)展和社會進步起到了巨大的推動作用。在眾多類型的催化劑中，多相催化劑具有易分離回收、對設(shè)備腐蝕性小以及不產(chǎn)生環(huán)境污染等優(yōu)點，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，人們對資源和環(huán)境等重大問題的關(guān)注度不斷增加，對高效催化材料和新型催化技術(shù)的研究日益活躍。近年來，人們對催化劑活性位點組成和結(jié)構(gòu)與催化性能之間關(guān)系的認(rèn)識逐步深入，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)合活性中心且通過活性組分間相互作用強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)的特點和要求，設(shè)計合成新型協(xié)同催化劑具有重要意義，也是實現(xiàn)催化性能強化的有效方法和手段。
　　本論文基于層狀金屬氫氧化物的陽離

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，利用層板對內(nèi)外源金屬的限域效應(yīng)，開展了本體型、負載型和陣列化多位點協(xié)同催化劑的制備工作，并對催化劑中多金屬和酸堿位點間協(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)作為探針反應(yīng)，考察了MMgMn-LDH催化

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

5、未經(jīng)預(yù)處理的Au/NiAl-LDH催化劑進行比較，揭示了NiAl-LDH層板表面內(nèi)源金屬Ni與外源金屬Au的價態(tài)變化對反應(yīng)物分子活化和活性物種遷移的促進作用。此外，采用SEM、BET和MIP等表征手段，對催化劑的形貌及載體孔道結(jié)構(gòu)進行表征，通過與顆粒狀A(yù)u/NiAl-LDH催化劑的對比，揭示了由載體多級孔道結(jié)構(gòu)構(gòu)筑引起的催化性能強化的本質(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多金屬和酸堿位點協(xié)同