銅負(fù)載介孔碳催化劑的制備及其氧化羰基化性能研究.pdf

1、金屬負(fù)載有序介孔碳催化劑因具有較大比表面積、可控孔徑尺寸及獨(dú)特孔道結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，在吸附分離、催化、電化學(xué)等領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。本論文硬模板法制備出有序介孔碳載體，負(fù)載活性組分銅來研究載體結(jié)構(gòu)對催化劑活性組分分散狀態(tài)及其催化性能的影響。通過調(diào)變載體織構(gòu)性質(zhì)、銅活性組分的添加量和催化劑的焙燒溫度等條件，制備出無氯銅負(fù)載介孔碳催化劑，研究載體及催化劑結(jié)構(gòu)與反應(yīng)性能之間的構(gòu)效關(guān)系，獲得以下主要結(jié)論:
　　(1)通過改變前驅(qū)體的碳化溫度，研究載

2、體的表面性質(zhì)對催化劑結(jié)構(gòu)及反應(yīng)性能的影響。發(fā)現(xiàn)隨著碳化溫度的升高，蔗糖在SBA-15孔道中的收縮程度增大，制得的介孔碳分子篩樣品的孔壁越薄。同時(shí)，SBA-15的孔壁受到碳前驅(qū)體收縮時(shí)施加的壓力也發(fā)生一定程度的收縮，造成得到的介孔碳晶胞參數(shù)減小。當(dāng)碳化溫度≥900℃時(shí)，制備的介孔碳比表面積較大，孔道結(jié)構(gòu)有序度較高。
　　(2)將不同碳化溫度制備的CMK-3載體負(fù)載銅活性組分制備的Cu/CMK-3催化劑用于甲醇氧化羰基化合成碳酸二甲酯

3、反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)碳化溫度低于700℃時(shí)，載體中Cu物種的結(jié)晶度較高，銅顆粒的粒徑尺寸較大，當(dāng)載體碳化溫度升高至900℃以上時(shí)，活性物種銅的分散度明顯提高，說明較大的比表面積和有序的孔道結(jié)構(gòu)可以限域銅顆粒，使得活性組分銅保持較高的分散度。當(dāng)碳化溫度為900℃時(shí)，制備的Cu/CMK-3的催化性能最好，碳酸二甲酯的時(shí)空收率為100.5 mg-1·h-1。
　　(3)對Cu/CMK-3催化劑中銅活性物種不同負(fù)載量的研究發(fā)現(xiàn)，隨著金屬負(fù)載量的增

4、加，Cu/CMK-3催化劑的活性逐漸增加，負(fù)載量為12 wt.％的Cu/CMK-3催化性能最優(yōu)。當(dāng)負(fù)載量增加至18 wt.％時(shí)，Cu/CMK-3材料的孔容減小，填充到碳分子篩介孔孔道內(nèi)的部分銅物種逐漸團(tuán)聚，粒徑變大，導(dǎo)致碳質(zhì)載體的介孔有序度遭到部分破壞，Cu/CMK-3催化活性由100.5 mg·g-1·h-1降低至87.4 mg·g-1·h-1。
　　(4)隨著焙燒溫度的增加，Cu/CMK-3催化劑上的CuO和碳材料相互接觸界面