二維層狀高分散金屬催化劑的制備與應(yīng)用.pdf

1、二維層狀材料是一類應(yīng)用前景極其廣泛的新興材料，因其結(jié)構(gòu)上的各向異性導(dǎo)致在物理化學(xué)性質(zhì)上有許多獨(dú)特的表現(xiàn)而引起研究者們的廣泛關(guān)注與研究興趣。本文基于制備特殊結(jié)構(gòu)的高分散金屬負(fù)載的二維層狀納米材料并使其在熱催化領(lǐng)域中具有良好應(yīng)用的研究目的，結(jié)合不同類型層狀材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)新穎的制備方法，對不同類型層狀材料負(fù)載同種金屬以及同種層狀載體材料負(fù)載不同金屬催化劑進(jìn)行了基礎(chǔ)研究與探索。論文研究課題為二維層狀高分散金屬催化劑的制備與應(yīng)用，內(nèi)容主要圍

2、繞層狀石墨烯材料負(fù)載貴金屬催化劑以及層狀氧化鈦納米材料負(fù)載金屬催化劑的制備與應(yīng)用進(jìn)行展開。論文具體研究內(nèi)容與結(jié)果如下：
　　1）設(shè)計(jì)新的硬模板法成功地制備出了層狀含氮石墨烯負(fù)載貴金屬釕催化劑
　　（Ru-NG），并通過一系列表征手段證實(shí)催化劑結(jié)構(gòu)。證實(shí)金屬Ru納米粒子高度分散于催化劑載體上，且納米粒子大多數(shù)在0.9-1.5 nm之間，金屬離子尺寸相比于常規(guī)浸漬法制備的Ru/AC催化劑的金屬Ru納米粒子的分布更為均一。金屬表面

3、主要元素物種包含C、N、O和Ru；N物種包含吡啶氮、吡咯氮和石墨氮；隨著Ru含量的增加，其催化劑載體中石墨氮的含量逐漸減少，sp2雜化的富電子的吡咯氮和吡啶氮與Ru有一定的相互作用，對催化劑金屬納米粒子的穩(wěn)定和分散起著重要作用。在二氧化碳加氫生成甲酸的反應(yīng)中，Ru-NG催化劑相較于Ru/AC催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性。
　　2）同樣采用以上硬模板法制備層狀石墨烯負(fù)載鈀催化劑，初步表征結(jié)果論斷材料可能為單原子催化劑，催化劑嘗試應(yīng)用于

4、二氧化碳加氫生成甲酸反應(yīng)、乙炔選擇加氫生成乙烯反應(yīng)及乙烷高溫裂解反應(yīng)中，由于材料制備方法不同于常規(guī)制備負(fù)載型催化劑方法，并沒得到預(yù)期的催化性能。對Pd-NG催化劑的結(jié)構(gòu)和催化性能還有待進(jìn)一步研究。
　　3）采用傳統(tǒng)固相法制備出層狀氧化鈦納米材料，重復(fù)材料制備，篩選其不含雜相的層狀氧化鈦?zhàn)鳛榇呋瘎┹d體。采用離子交換法制備Ru/HTiO催化劑，并且系統(tǒng)的探索催化劑的影響因素，包括HCl、溫度、時(shí)間等催化劑制備條件對催化劑負(fù)載量的影響；

5、催化劑負(fù)載量、還原溫度、載體對催化劑結(jié)構(gòu)的影響。將Ru/HTiO催化劑應(yīng)用于RWGS、F-T以及二氧化碳加氫生成甲酸反應(yīng)中表現(xiàn)出較好的催化活性。此外，我們分別制備了鈦酸鹽負(fù)載釕催化劑（Ru-CsTiO）及納米顆粒氧化鈦負(fù)載釕催化劑（Ru-TiO2）進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)研究。
　　4）我們對層狀氧化鈦材料及其負(fù)載型金屬催化劑的耐溫性能做了一定的研究，層狀氧化鈦層間為水分子，其材料結(jié)構(gòu)耐溫性能并不高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明催化劑在低溫條件下，其層間結(jié)晶