试析吸附相反应技术制备纳米au催化剂及其特性研究

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1、浙江大学材料与化工学院硕士学位论文吸附相反应技术制备纳米Au催化剂及其特性研究姓名：陈施申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：蒋新20080501浙江大学硪士毕业论文摘要纳米Au催化剂是从20世纪90年代才开始快速发展起来的催化剂，它在如污染物的消除和精细有机化学品的合成等许多应用领域内都具有很好的发展前景。不仅如此，其制备方法以及特性的研究对纳米材料的制备来说本来就就具有很好的理论意义。由于纳米Au催化剂的常见制备方法在控制制备的成本以及优化催化剂性能方面还不够完善，因而纳米Au催化剂的制备方法和催化剂特性还需要继续研究。在总结国内外纳米Au催化剂的主要制备方法的基础上，并在实验室已

2、有的利用吸附相反应技术制备纳米A∥Si02的启发下，本文利用乙醇一水．si02体系中形成的吸附层作为纳米反应器，通过在载体Si02表面负载Ni(OH)2的方法，成功的制备了结构稳定、Au颗粒形貌可控的Al蝌i(0H)2-Si02纳米催化剂，并且在催化氧化环己烷的实验中应用了该催化剂，具有一定的理论意义和应用前景。结合TEM、Ⅺ①等分析手段，作者设计了N“OH)2负载量、氯金酸吸附时间、NaBH4加入量、老化温度、Au负载量等实验，对不同制备条件下制备得到的催化剂上Au颗粒的大小和形貌进行了比较研究，发现：(1)提高Ni(O均2负载量可以使Am颗粒在载体表面分布得更均匀，制备得到粒径较小的A

3、u颗粒，减少大颗粒的产生。(2)随氯金酸在载体表面的吸附时间的增加，纳米Au颗粒的大小先减小后增加。(3)NaBH4的加入量对催化剂上Au颗粒的形貌影响不大。NaBH4加入量为O．3ⅡlL时，Au粒子的平均晶粒粒径最小。(4)催化剂表面初始形成的Au颗粒不稳定，700C老化后使得Au和载体之间的结合更加牢固紧密，Au颗粒基本上不长大团聚。(5)催化剂载体对Au的负载量有限。Am的负载量增加，载体上的Au颗粒数目增加，但是Al比ata】yst的质量分数高于3．85％时，载体上会有大的团聚的Au颗粒出现。在分析比较了不同制各条件对催化剂形貌以及金颗粒大小所产生的不同影响的基础上，作者对不同制备

4、条件下制备得到的催化剂在催化氧化环己烷的实验中迸行了比较研究，分析得到了以下影响规律：(1)催化剂的特性由Au和载体之间的结合力强弱和Au粒子大小共同作用所决定。粒子越小，活性越高。粒子浙江大掌硬士毕业论文越大，活性越差。粒子与载体结合力大，活性低，但是稳定性好。(2)催化剂的选择性基本上随着反应时间的增长、转化率的增加而下降。(3)催化剂70。C老化处理，有利于提高催化剂的活性和稳定性。关键词：纳米Au催化剂；吸附相反应技术；环己烷：催化氧化浙江大掌可士毕业论文引言长期以来，人们一直认为金是一种化学惰性的金属，因为块状金几乎不产生任何化学吸附而无催化作用。20世纪70年代，wood和wi

5、se等人【1J的工作奠定了Au催化剂研究工作的里程碑。他们发现金薄膜在环己烯和正丁烯的加氢反应中显示出催化活性。迸一步Bond等12】发现，负载在氧化硅上的小的金粒子具有催化氢化的反应活性。20世纪80年代中期关于金催化剂的研究相继出现两个突破性的进展。1985年，英国威尔士大学的Hutching教授发现纳米Au催化剂是催化乙炔氢氯化反应最好的催化剂嘿1987年，日本学者Hamta(春田正毅)博士发现，负载型、纳米Au催化剂具有低温催化cO氧化的功能【4】。在此后几年，纳米技术彻底改变了人们对金催化作用的认识，当把它高度分散于金属氧化物载体上而形成超微粒子时，化学惰性的金变成了高活性的催化

6、剂。自20世纪90年代至今，金催化作用的研究成果已经取得了飞速的发展，有关金催化剂方面的文献几乎是呈几何级数增长，有关专利也呈逐年增长状态【5l。毫无疑问，纳米Au催化剂己经成为目前科学研究的一个热点。将纳米All负载在氧化物载体上所产生的新的多相催化行为，对于大气污染物的消除、燃料电池用氢气的产生和净化、精细化学品的合成以及有机物液相氧化反应等都将产生重大的影响，尤其是纳米Au的低温活性，对于改进现有化工生产工艺，减少能耗，节约能源，保护环境将会有明显的贡献。虽然负载型纳米Au催化剂具有低温活性、良好的选择性和环境友好性等特点，并且与铂、钯等金属相比，价格一直比较稳定不算昂贵，但是纳米A

7、u催化剂商品化仍然存在巨大的挑战。这主要有三方面的原因，一是纳米Am催化剂的规模化生产难以实现，二是高活性纳米Au催化剂制各可重现性比较差，三是纳米Au催化剂的稳定性差。正因为如此，作为一个研究历史并不算长的新兴催化剂，纳米Au催化剂随着纳米技术的发展仍需要不断的研究。目前，制备纳米Au催化剂的方法种类很多，但是主要有如浸渍法、沉淀法等为代表的化学方法，以及如离子溅射法、共溅渡法等为代表的物理方法两大类。虽然通过这些方法