納米多孔催化劑和光催化劑的制備及其性能研究.pdf

1、由于“協(xié)同效應(yīng)”或“雙功能機(jī)理”現(xiàn)象的存在，復(fù)合金屬催化劑往往較單一金屬催化劑具有更好的催化性能，如高選擇性、高活性、高穩(wěn)定性等。納米多孔金屬材料尤其是納米多孔復(fù)合金屬材料作為一種具有功能及結(jié)構(gòu)雙重屬性的新穎材料，其制備及應(yīng)用研究開(kāi)始引起人們的極大關(guān)注。
　　 本論文主要研究了納米多孔金屬催化材料（包括Raney-Cu、Au/Raney-Cu、Au@Raney-Cu、Pt/NPG、Pd/NPG、Cu/NPG等）的制備、表征及其對(duì)

2、醇類(lèi)（苯甲醇和葡萄糖）的選擇性催化氧化性能；以及Bi-Ti-O系光催化劑的脫合金法制備及其光催化性能。具體內(nèi)容包括：
　　 一、制備了系列Raney-Cu基多孔催化材料：1、通過(guò)簡(jiǎn)單的原位還原法，在商購(gòu)Raney-Cu表面沉積少量Au（約1wt％）制備了Raney-Cu負(fù)載金催化劑：Au/Raney-Cu和Au@Raney-Cu，并分別采用XRD、SEM、XPS等對(duì)其結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征，研究其對(duì)苯甲醇?xì)庀噙x擇性氧化的催化性能。

3、結(jié)果表明：Au負(fù)載于Raney-Cu表面可極大地提高其催化活性，Au和Cu的化學(xué)態(tài)是決定其活性高低的主要因素。Au在Au/Raney-Cu中以金屬態(tài)存在，在Au@Raney-Cu中以正離子Auα+形式存在，這兩種形態(tài)的Au對(duì)苯甲醇?xì)庀噙x擇性氧化均具有較高的催化活性（可達(dá)Raney-Cu的2-3倍），而Au/Raney-Cu退火處理前的樣品(no-annealedAu/Raney-Cu)中Au以較高價(jià)的正離子Auδ+形式存在(α＜6＜3)

4、，此形態(tài)的Au對(duì)苯甲醇氧化反應(yīng)表現(xiàn)出較低的催化活性。當(dāng)樣品中Cu以Cu2O形式存在時(shí)，也可以極大地提高其催化活性。2、通過(guò)脫合金法腐蝕Cu-Al合金制備了s-Raney-Cu，并對(duì)其進(jìn)行了苯甲醇?xì)庀噙x擇性催化氧化的性能研究。研究發(fā)現(xiàn)，自制s-Raney-Cu從整體來(lái)看呈較細(xì)長(zhǎng)的棒狀結(jié)構(gòu)，棒狀結(jié)構(gòu)的外表面比較粗糙，內(nèi)部呈中空結(jié)構(gòu)，較商購(gòu)Raney-Cu的形貌(2D連續(xù)納米多孔結(jié)構(gòu))有較大差異，其催化活性較高（可達(dá)商購(gòu)Raney-Cu的四倍

5、），但苯甲醛的選擇性卻較低，產(chǎn)物中出現(xiàn)深度氧化副產(chǎn)物，并有CO2生成。
　　 二、在納米多孔金(NPG)表面修飾金屬Pt、Pd、Cu，制備了系列以多孔金為基底的復(fù)合金屬催化材料(Pt/NPG、Pd/NPG、Cu/NPG)，初步研究了多孔金表面修飾對(duì)其催化醇類(lèi)分子氧氧化活性的影響。首先，采用電化學(xué)氧化還原的方法分別在NPG表面沉積Pt或Pd制備了催化劑Pt/NPG和Pd/NPG，并選擇D-葡萄糖液相氧化體系，表征其催化性能。初步研

6、究結(jié)果表明，在NPG表面修飾金屬Pt(Pt/NPG)可使其穩(wěn)定性提高，在一定程度上彌補(bǔ)NPG穩(wěn)定性較差、容易失活的缺點(diǎn)；而在NPG表面修飾金屬Pd(Pd/NPG)卻導(dǎo)致其催化活性明顯降低。其次，通過(guò)欠電位沉積的方法在NPG表面沉積Cu制備了催化劑Cu/NPG，并選擇苯甲醇?xì)庀噙x擇性催化氧化體系，表征其催化性能。初步研究發(fā)現(xiàn)，在NPG表面修飾Cu可使其催化活性提高約50％。
　　 三、采用脫合金法，將鈦鉍合金(Ti:Bi=1:2)