功能化PMO介孔硅負(fù)載納米金催化劑的制備及其催化性能的研究.pdf

1、自從Haruta研究發(fā)現(xiàn)納米金粒子（<5nm）在低溫催化CO氧化反應(yīng)中表現(xiàn)出很高的催化活性以來，金納米粒子受到了光學(xué)，電子學(xué)，催化和生物等學(xué)科的廣泛關(guān)注，其應(yīng)用與粒子的量子尺寸效應(yīng)息息相關(guān)。因此如何控制金納米粒徑大小、分布及其穩(wěn)定性顯得尤為重要。金的分散性、結(jié)構(gòu)和其與載體的作用對(duì)負(fù)載型金催化劑性質(zhì)影響很大。而金粒子的聚集是催化劑失活的主要原因。使用極性有機(jī)基團(tuán)，如—SH，—NH2等修飾介孔材料，可以在介孔材料中固載粒徑較小的納米金粒子。

2、本研究在三種不同的二硫醚、硫醚以及巰基功能化有序介孔材料中制備了金納米粒子，具體內(nèi)容如下： ⑴在酸性條件下，分別以含二硫醚的咪唑類離子液體有機(jī)硅氧烷、1，4—雙三乙氧硅烷丙基代四硫和3—巰丙基三乙氧基硅烷為前驅(qū)體和TEOS共水解－縮聚，一步合成了三種有機(jī)官能化介孔硅基材料PMO—2S—IL—SBA-15、4S—PMO—SBA-15和SH—SBA-15。分別以這三種材料表面的硅羥基為還原劑，以有機(jī)基團(tuán)中的含硫基團(tuán)為納米金粒子的穩(wěn)定

3、劑，在介孔材料孔道內(nèi)制備納米金粒子。通過對(duì)材料及負(fù)載金后的催化劑進(jìn)行N2吸附脫附、小角XRD、TEM表征，我們發(fā)現(xiàn)制備的復(fù)合介孔材料都具有較大的比表面積、孔容以及分布較窄的孔徑。但是從TEM表征發(fā)現(xiàn)，含有咪唑類離子液體片段和硫醚層的有機(jī)功能化的材料負(fù)載的納米金粒子能均勻地分布在孔道內(nèi)，而另外兩種材料負(fù)載的納米金都有一定程度的聚集。 ⑵以30％雙氧水溶液做氧化劑，所制備的三種納米金催化劑催化苯乙烯環(huán)氧的活性順序?yàn)椋篈u—PMO—2

4、S—IL—SBA-15>Au—4S—PMO—SBA-15>Au—SH—SBA-15。同時(shí)考察了溶劑、反應(yīng)溫度、氧化劑用量、溶液pH值、金的負(fù)載量、催化劑用量以及反應(yīng)時(shí)間對(duì)PMO—2S—IL—SBA-15負(fù)載的納米金催化劑（Au—PMO—2S—IL—SBA-15）催化反應(yīng)活性的影響。以50 mg催化劑催化1.2 ml（10 mmol）苯乙烯環(huán)氧化反應(yīng)，在氧化劑的量為3.6 ml（30 mmol），反應(yīng)溫度為60℃的條件下，反應(yīng)8h，苯乙烯

5、的轉(zhuǎn)化率為99.6％，環(huán)氧化物的選擇性93.3％。催化劑在使用8次后，催化活性基本不變。 ⑶以70％的叔丁基過氧化氫（TBHP）水溶液為氧化劑，考察了負(fù)載型納米金催化劑Au—PMO—2S—IL—SBA-15在苯甲醇氧化反應(yīng)中的催化性能?？疾炝舜呋瘎┯昧俊⒎磻?yīng)溫度、pH值以及Au負(fù)載量對(duì)反應(yīng)活性的影響，結(jié)果表明，當(dāng)反應(yīng)溫度為80℃，體系pH值為9.5，Au負(fù)載量為4.5％時(shí)，20 mg催化劑催化苯甲醇反應(yīng)5h，苯甲醇的轉(zhuǎn)化率為29