基于机械化学制备负载型金属催化剂及其加氢性能研究

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负载型金属催化剂是一类重要的催化剂,被用于各种催化反应。目前,负载型金属催化剂的合成大部分都在溶液中进行,消耗大量的溶剂、需要较长的合成时间以及使用可溶的金属前驱体,这使得合成过程较繁琐并有大量的废液生成。机械化学法作为一种固相合成方法,往往在无溶剂或少量溶剂下进行,是一种操作便捷且环境友好的合成技术。机械化学合成法已被广泛的应用于各种材料的合成,如合金、分子筛、金属有机框架材料(MOFs)、多孔聚合物、多孔金属氧化物等。考虑到机械化学合成的优点,本论文采用机械合成法制备负载型金属催化剂并对合成催化剂的催化性能进行了研究。(1)通过机械化学法制备了ZnO负载Pd催化剂。XRD、TEM等表征表明催化剂中Pd纳米粒子很好的分散在ZnO上,粒径为4.5 nm左右。将该催化剂应用于催化烯烃加氢反应,催化剂对烯烃加氢呈现了较好的催化活性。与溶液合成相比,该方法不需要使用任何溶剂、操作简单且合成时间短,是一条绿色、便捷的合成方法,同时该方法可以忽略金属前驱体的溶解性,极大地拓展了金属前驱体的选择。(2)MOFs具有大比表面积、孔道结构丰富、孔道易修饰等优点,是一种很好的催化剂载体。MOFs负载金属型催化剂尤其是包覆型(MNPs@MOFs)催化剂的合成过程中存在着MOFs结构坍塌及自成核生长等缺点,这使得合成过程繁冗,阻碍了MOFs负载金属催化剂的应用。这里,以上面合成的Pd/ZnO为前驱体,采用机械合成法将上述前驱体原位转化成合成Pd@ZIF-8催化剂,并通过XRD、TEM、N2-物理吸附等技术对催化剂进行了表征,结果表明Pd被很好的包覆在了ZIF-8中。该合成过程快速、简单且很好的避免了MOFs结构的坍塌和自成核生长。将催化剂用于催化加氢反应,结果表明该催化剂具有很好的加氢活性和选择性。同时,该合成方法也具有很好的普适性,可用于多种MNPs@MOFs催化剂的制备。
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