負(fù)載型納米金催化劑的制備及其催化性能的研究.pdf

1、金，由于化學(xué)惰性和難于高分散，長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)被認(rèn)為沒(méi)有催化活性。自1987年發(fā)現(xiàn)負(fù)載型金催化劑對(duì)CO低溫氧化具有優(yōu)異的催化性能以來(lái)，金催化劑以其特有的低溫高活性，濕度增強(qiáng)效應(yīng)等特點(diǎn)，引起了各國(guó)學(xué)者的關(guān)注。隨后的研究發(fā)現(xiàn)金催化劑在NO還原、CO低溫氧化、選擇氫化、水蒸汽轉(zhuǎn)換、烴類(lèi)氧化等很多反應(yīng)中都具有較理想的催化活性。金催化劑的催化活性與其顆粒粒徑大小密切相關(guān)，在小于10nm才表現(xiàn)出高的催化活性，但是對(duì)其催化活性中心的研究還不充分。因此關(guān)于如

2、何制備出低負(fù)載量、高活性及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的納米金催化劑，研究其活性結(jié)構(gòu)及反應(yīng)機(jī)理，仍然是納米金催化劑研究的重要課題。
　　 本文針對(duì)納米金催化劑高活性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的特點(diǎn)，利用分子篩獨(dú)特的孔道效應(yīng)所具有的擇形催化能力，將催化劑的活性組分納米金負(fù)載在TS-1、MCM-41等分子篩上，設(shè)計(jì)、制備和篩選出催化性能良好的負(fù)載型納米金催化劑，對(duì)催化劑樣品進(jìn)行了XRD、FT-IR、SEM以及TEM等表征分析。以環(huán)己烷氧化反應(yīng)和甲苯氧化反應(yīng)為模型反應(yīng)，

3、利用這些催化劑載體的疏水親油性、孔道效應(yīng)以及擇形作用來(lái)抑制氧化反應(yīng)中副反應(yīng)的進(jìn)行，提高納米金催化劑的催化性能，同時(shí)獲得較高的環(huán)己烷轉(zhuǎn)化率、目的產(chǎn)物選擇性和甲苯液相氧化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率。將這種新型催化材料與環(huán)己烷氧化、甲苯氧化的反應(yīng)規(guī)律相結(jié)合，采用環(huán)境友好的氧氣氧化法，探求綠色環(huán)保型環(huán)己烷和甲苯氧化生產(chǎn)工藝。本論文使用自己設(shè)計(jì)制備的氧化催化劑評(píng)價(jià)裝置，詳細(xì)考察了納米金催化劑制備方法、制備過(guò)程中各因素對(duì)其物化性質(zhì)的影響及對(duì)其催化性能的影響；系統(tǒng)

4、研究了這些納米金催化劑對(duì)環(huán)己烷氧化和甲苯氧化的催化性能，優(yōu)化了環(huán)己烷氧化和甲苯氧化反應(yīng)的工藝條件。得到以下結(jié)果：
　　 1、TS-1是納米金催化劑的優(yōu)良載體，其孔道效應(yīng)和擇形催化性能提高了環(huán)己烷氧化和甲苯氧化反應(yīng)中目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性。以TS-1為載體制備出的Au/TS-1催化劑具有較高的催化活性，轉(zhuǎn)化頻率數(shù)可以達(dá)到9161h-1。
　　 2、催化劑制備方法對(duì)納米金催化劑的催化性能有很大的影響。水熱合成法和沉積-沉淀法是兩種

5、較優(yōu)的負(fù)載型納米金催化劑的的制備方法，其制備的納米金催化劑均具有高活性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的特點(diǎn)，且催化劑使用4次后，其催化活性基本不變。XRD、FT-IR、SEM、TEM等表征結(jié)果顯示，Au/TS-1等以TS-1為載體的催化劑仍具有類(lèi)似TS-1的結(jié)構(gòu)特征，活性中心金以納米尺度高度分散于載體表面上，其顆粒大小在6 nm左右。Au/MCM-41催化劑上的活性中心金同樣以納米尺度高度分散于載體表面上，其顆粒大小5nm左右。
　　 3、采用沉積

6、-沉淀(DP)的方法制備了負(fù)載型催化劑Au/TS-1在環(huán)己烷氧化反應(yīng)中具有優(yōu)異的催化活性。當(dāng)加入0.02g Au/TS-1 Au的負(fù)載量為1％的催化劑、壓力為1.0MPa時(shí)，在150℃下反應(yīng)2.5h，環(huán)己烷的轉(zhuǎn)化率最高可達(dá)到11.20％，環(huán)己酮、環(huán)己醇和環(huán)己基過(guò)氧化氫的總選擇性達(dá)到89.60％。
　　 4、以無(wú)機(jī)鈦硅為原料采用一步水熱合成法得到的Au/TS-1，在甲苯氧化反應(yīng)中，具有較為良好的催化性能，在保持一定轉(zhuǎn)化率時(shí)還有較高