具有抗燒結(jié)性能納米金催化劑的制備與反應(yīng)性能研究.pdf

1、負(fù)載型納米金催化劑的性能與載體的種類和金納米粒子的尺寸密切相關(guān)。由于碳納米管具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和形貌、大的比表面積和優(yōu)良的物理化學(xué)性質(zhì)，所以通常被用作載體材料。金納米粒子表面活性很高，在催化、生物標(biāo)記、傳感等很多研究領(lǐng)域得到了廣泛而深入的應(yīng)用。在碳納米管上負(fù)載金納米粒子可充分發(fā)揮二者間的協(xié)同作用。然而在催化劑預(yù)處理及反應(yīng)過程中，由于較小的金納米顆粒表面能大，易發(fā)生團(tuán)聚和燒結(jié)，從而導(dǎo)致催化活性的降低。這嚴(yán)重影響了碳納米管負(fù)載納米金催化劑的應(yīng)用

2、前景。基于上述原因，本文以制備高熱穩(wěn)定性的碳納米管負(fù)載納米金催化劑為出發(fā)點(diǎn)，探索了催化劑結(jié)構(gòu)、不同氧化層包裹及介孔結(jié)構(gòu)氧化物對催化劑活性和熱穩(wěn)定性的影響，并取得了一些研究成果，具體內(nèi)容如下:
　　1經(jīng)過多壁碳納米管的改性處理，金納米粒子的負(fù)載和二氧化硅層的包裹，以及焙燒過程，我們成功制備了具有空心管道介孔結(jié)構(gòu)的碳納米管負(fù)載Au的催化劑(HollowTubes Mesoporous Structure，HTMS SiO2/Au)。利

3、用XRD、TEM、UV-vis等測試方法對催化劑進(jìn)行了表征。最后以對硝基苯酚的還原為探針反應(yīng)考察了催化劑的催化活性以及重復(fù)使用性能。結(jié)果表明HTMS SiO2/Au催化劑在650℃焙燒后金納米粒子仍然具有很好的抗燒結(jié)性能，并且不同的焙燒溫度對催化劑的結(jié)構(gòu)和性能有著重要的影響，在550℃焙燒的催化劑具有最好的催化活性，并且在重復(fù)使用5次之后反應(yīng)活性沒有明顯的變化。
　　2在制備了Au/CNTs后，分別用TiO2、 ZnO、SiO2三

4、種氧化層封裝，經(jīng)焙燒處理得到MOx/Au/CNTs催化劑。利用XRD、HRTEM、EDX等表征手段研究了不同氧化層對MOx/Au/CNTs催化劑熱穩(wěn)定的影響。最后以對硝基苯酚的還原反應(yīng)考察了不同氧化層對碳納米管負(fù)載金催化劑性能的影響，并且探索了可能的反應(yīng)機(jī)理。結(jié)果表明，不同的氧化層對金納米粒子的團(tuán)聚都有著很好的抑制作用，其中二氧化硅層負(fù)載的SiO2/Au/CNTs催化劑具有最好的熱穩(wěn)定性。在催化劑性能的評價(jià)反應(yīng)中TiO2/Au/CNTs

5、催化劑的催化性能最好，在重復(fù)使用5次之后仍然具有很高的催化活性。
　　3為了增加反應(yīng)介質(zhì)的傳遞速率，以改性多壁碳納米管為載體在其表面負(fù)載金納米粒子制備得到Au/CNTs，接著以十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為表面活性劑，在堿性條件下進(jìn)行二氧化硅層的負(fù)載。最后在550℃焙燒制得表面氧化層具有介孔結(jié)構(gòu)的介孔SiO2/Au/CNTs催化劑。利用TEM、N2吸附-脫附、UV-vis等方法對其進(jìn)行表征。結(jié)果表明，經(jīng)過表面活性劑處理的二氧化