功能化PMO介孔硅負載納米金催化劑的制備及其催化性能的研究.pdf

1、自從Haruta研究發(fā)現(xiàn)納米金粒子（<5nm）在低溫催化CO氧化反應(yīng)中表現(xiàn)出很高的催化活性以來，金納米粒子受到了光學(xué)，電子學(xué)，催化和生物等學(xué)科的廣泛關(guān)注，其應(yīng)用與粒子的量子尺寸效應(yīng)息息相關(guān)。因此如何控制金納米粒徑大小、分布及其穩(wěn)定性顯得尤為重要。金的分散性、結(jié)構(gòu)和其與載體的作用對負載型金催化劑性質(zhì)影響很大。而金粒子的聚集是催化劑失活的主要原因。使用極性有機基團，如—SH，—NH2等修飾介孔材料，可以在介孔材料中固載粒徑較小的納米金粒子。

2、本研究在三種不同的二硫醚、硫醚以及巰基功能化有序介孔材料中制備了金納米粒子，具體內(nèi)容如下： ⑴在酸性條件下，分別以含二硫醚的咪唑類離子液體有機硅氧烷、1，4—雙三乙氧硅烷丙基代四硫和3—巰丙基三乙氧基硅烷為前驅(qū)體和TEOS共水解－縮聚，一步合成了三種有機官能化介孔硅基材料PMO—2S—IL—SBA-15、4S—PMO—SBA-15和SH—SBA-15。分別以這三種材料表面的硅羥基為還原劑，以有機基團中的含硫基團為納米金粒子的穩(wěn)定

3、劑，在介孔材料孔道內(nèi)制備納米金粒子。通過對材料及負載金后的催化劑進行N2吸附脫附、小角XRD、TEM表征，我們發(fā)現(xiàn)制備的復(fù)合介孔材料都具有較大的比表面積、孔容以及分布較窄的孔徑。但是從TEM表征發(fā)現(xiàn)，含有咪唑類離子液體片段和硫醚層的有機功能化的材料負載的納米金粒子能均勻地分布在孔道內(nèi)，而另外兩種材料負載的納米金都有一定程度的聚集。 ⑵以30％雙氧水溶液做氧化劑，所制備的三種納米金催化劑催化苯乙烯環(huán)氧的活性順序為：Au—PMO—2

4、S—IL—SBA-15>Au—4S—PMO—SBA-15>Au—SH—SBA-15。同時考察了溶劑、反應(yīng)溫度、氧化劑用量、溶液pH值、金的負載量、催化劑用量以及反應(yīng)時間對PMO—2S—IL—SBA-15負載的納米金催化劑（Au—PMO—2S—IL—SBA-15）催化反應(yīng)活性的影響。以50 mg催化劑催化1.2 ml（10 mmol）苯乙烯環(huán)氧化反應(yīng)，在氧化劑的量為3.6 ml（30 mmol），反應(yīng)溫度為60℃的條件下，反應(yīng)8h，苯乙烯

5、的轉(zhuǎn)化率為99.6％，環(huán)氧化物的選擇性93.3％。催化劑在使用8次后，催化活性基本不變。 ⑶以70％的叔丁基過氧化氫（TBHP）水溶液為氧化劑，考察了負載型納米金催化劑Au—PMO—2S—IL—SBA-15在苯甲醇氧化反應(yīng)中的催化性能。考察了催化劑用量、反應(yīng)溫度、pH值以及Au負載量對反應(yīng)活性的影響，結(jié)果表明，當(dāng)反應(yīng)溫度為80℃，體系pH值為9.5，Au負載量為4.5％時，20 mg催化劑催化苯甲醇反應(yīng)5h，苯甲醇的轉(zhuǎn)化率為29