氮掺杂炭材料负载的纳米钯催化剂在催化加氢反应中的应用研究.pdf

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1、氮掺塞炭越盘鱼茭煎纳卷鲤催焦剂查焦丝扭氢区廑生煎座用班究论文指导论文评阅人1：评阅人2：评阅人3：评阅人4：评阅人5：答辩委员会主席：委员1：委员2：委员3：委员4：委员5：答辩Et期：．Nitrogen-dopedCarbonandTheirCatalyticApplications．．inHVnrogenatlonReactions■⋯J■1一·-■__■■■■●●■■_IIll■●■●■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■●●■■■■■■■■■■__●■■●■___●一⑧Author’Ssignature：义讥沁彬一‘●‘bupervisor7Ssignatur

2、e：ExternalReviewers：ExaminingCommitteeChairperson：ExaminingCommitteeMembers：Dateoforaldefence：浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝姿盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者虢乏玄移签字日期：叨c中年乙月p日学位论文版权使用授

3、权书本学位论文作者完全了解迸姿太堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权澎姿盘生可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：彳等狂签字日期：汐岬年c)川。日导师签名：签字日期．川产b月h浙江大学博士学位论文摘要本论文中，我们分别采用了官能化含腈基离子液体和生物质原料氨基葡萄糖盐酸盐为碳源和氮源，合成了两种氮掺杂的介孔炭材料，然后通过操作简单、环境友好的超声辅助法在两种氮掺杂的炭材料上负载了分散均匀，尺寸均

4、一的Pd纳米粒子，研究了这两种Pd催化剂在木质素模型分子的催化加氢和催化加氢脱氧反应中的活性。离子液体具有高沸点、良好的热稳定性以及低的蒸汽压，因而是制备炭基材料的优良前驱体。以官能化的含腈基离子液体Ⅳ-丁基一3．甲基吡啶二氰胺盐(3-MBP．dca)同时作为碳源和氮源，以无序介孔硅球为模板，在氮气保护条件下，经过高温煅烧，得到了氮掺杂的无序介孔炭材料CNo．-32，其含氮量达到12wt％，石墨化程度高，且比表面积可调。采用简易、方便的超声沉淀法成功的将Pd纳米粒子负载在CNo．132上制备得到Pd@CNo．132催化剂，由于载体材料中富电子的N原子的存在，催化剂中Pdo的含

5、量占Pd的比例达到71％，在木质素模型分子香草醛的加氢脱氧反应中该催化剂表现出优异的催化效果，在温和的反应条件下，香草醛能够达到100％的转化率，产物2．甲氧基．4．甲基苯酚的选择性也达到100％。该催化剂亲水性强，能很好的分散在反应溶剂水中，这有利于底物分子与催化剂活性位点的接触，同时N原子和Pd之间的相互作用，有利于提高催化活性，防止Pd的氧化以及流失。因此，催化剂具有很好的稳定性和重复使用性，经过7次循环使用，催化剂的活性没有明显的损失。为了拓展Pd@CNo。132的应用范围，我们进一步考察了其在木质素模型分子苯酚选择性加氢制备环己酮反应中的催化活性。研究发现在温和的反

6、应条件下(450C，o．1MPaH2)，以Pd@CNo．132为催化剂，苯酚转化率可达100％，环己酮的选择性可达99％，比目前常用的催化剂如Pd@C和Pd@mpg．C3N4和Pd@A1203等活性高出一倍以上。对取代苯酚类化合物，Pd@CNo．132也具有良浙江大学博士学位论文摘要好的催化效果，可以选择性加氢得到对应的取代环己酮。以不同阳离子的含腈基离子液体为前驱体类似的制备得到的一系列的氮掺杂的炭材料，其氮含量、孔径和孔体积等性质存在一定的差异，而且N的掺杂形式(各种N的含量)也有不同，导致载体材料上负载的Pd纳米粒子中Pdo的比例不同，在苯酚选择性加氢反应中的活性不同，

7、虽然Pd纳米粒子的大小相近。考虑到离子液体的合成成本较高，我们以更加经济绿色的生物质原料一一氨基葡萄糖盐酸盐为前驱体，以无序介孔硅球为模板，通过水热碳化法合成了氮掺杂的介孔炭材料(CNo．077)，其含氮量在7wt％左右，比表面积达到324m2儋。采用超声沉淀法制备的Pd@CNo．077催化剂在香草醛的加氢脱氧及苯酚的选择性加氢反应中同样表现出优异的催化活性。芳香环的催化加氢一直是加氢反应的难点，为了进一步考察Pd@CNo．077催化剂的活性和适用范围，我们以苯甲酸加氢生成环己烷羧酸的反应为模型反应，系