23569.單源前體法可控制備碳化鉬催化材料

1、博士學(xué)位論文單源前體法可控制備碳化鉬催化材料ControlledPreparationofMolybdenumCarbideCatalyticMaterialsthroughSingle—SourceRoute學(xué)11107028答辯日期：2Q!壘二!!二壘大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文摘要碳化鋁是碳原子進(jìn)入金屬鉬的晶格后形成的一種間充型合金化合物。碳原子的插入修飾了金屬鉬的d

2、帶，賦予其類(lèi)貴金屬的性質(zhì)。從基本的加氫脫氫反應(yīng)到催化分解反應(yīng)再到電催化反應(yīng)，碳化鉬展示了優(yōu)異的類(lèi)似于貴金屬的催化性能。發(fā)展碳化鉬的制備法，拓展碳化鉬催化材料的種類(lèi)，是豐富碳化鉬的催化應(yīng)用和增強(qiáng)碳化鉬催化實(shí)用性的關(guān)鍵。本論文工作立足于鉬酸根與三聚氰胺的靜電結(jié)合，沿單源前體合成路線(xiàn)，發(fā)展了碳化鉬催化材料的制備法，制備了結(jié)構(gòu)新穎、性能優(yōu)異的碳化鉬催化材料。首先，以鉬源和碳源的機(jī)械混合物作為碳化鉬單源前體類(lèi)似物，采用微波一步熱解該混合物，將碳化

3、鉬的制備時(shí)長(zhǎng)縮短至分鐘級(jí)，為高分散型碳化鉬催化劑提供了一條快速合成途徑。隨后，通過(guò)鉬酸根與三聚氰胺的靜電結(jié)合在鋁源與碳源之間建立化學(xué)連接，形成碳化鉬單源前體一鉬酸銨三聚氰胺雜化物。發(fā)展了從鉬酸銨三聚氰胺雜化物到單相碳化鉬的單源前體合成路線(xiàn)，并成功利用雜化物與模板劑膠束的相互作用合成了結(jié)構(gòu)新穎的碳化鉬有序介孔硅復(fù)合物，顯著提升了碳化鉬的催化實(shí)用性。利用鉬酸根與三聚氰胺的靜電結(jié)合，針對(duì)連串加氫反應(yīng)制備了性能突出的蛋殼型碳化鉬催化劑，為碳化鉬

4、在載體上的分布提供了控制手段。以鉬酸根與三聚氰胺的靜電結(jié)合為基礎(chǔ)，利用溶劑導(dǎo)向作用制備了碳化鉬納米線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)碳化鉬單一晶面的選擇性暴露，豐富了一維結(jié)構(gòu)碳化鉬的合成方法論。借助脫水反應(yīng)以及鉬酸根與三聚氰胺的靜電結(jié)合合成了高比表碳化鉬氮雜碳復(fù)合物，為碳化鉬與功能性催化材料的有機(jī)結(jié)合提供了新的思路。論文的主要研究工作如下：(1)以鉬源和碳源的機(jī)械混合物為碳化鋁單源前體類(lèi)似物，以微波熱解該混合物。利用微波加熱升溫迅速和溫度極值高的特點(diǎn)，將碳化

5、鉬的制備時(shí)長(zhǎng)縮短至分鐘級(jí)，在30分鐘內(nèi)快速得到碳納米管／活性炭負(fù)載高分散碳化鉬催化劑。顆粒的熱聚合程度顯著降低。碳化鉬粒徑均一(35nm)。在燃料電池陰極氧還原反應(yīng)中，碳納米管負(fù)載碳化鉬催化劑是性能優(yōu)異的Pt載體。碳化鉬與Pt之間的相互作用促進(jìn)了氧氣在Pt上的還原?；钚蕴控?fù)載碳化鉬催化劑在萘加氫反應(yīng)中表現(xiàn)出對(duì)中間產(chǎn)物四氫萘超高的選擇性(99％)以及良好的穩(wěn)定性，可在60小時(shí)內(nèi)將萘的轉(zhuǎn)化率維持在80％以上。(2)在水相中，利用鉬酸根與三聚