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以H2和O2为原料,利用Pd基催化剂直接催化合成H2O2的方法,因其高效低成本、绿色环保的优点,成为研究热门领域。学者在围绕各种结构的催化剂进行的研究中发现,核壳结构催化剂能保护活性组分,防止其脱落团聚。其中,中空单核催化剂的壳层上丰富的孔道和催化剂微反应器内部空腔,为催化反应的生成物和原料提供了较多反应场所和通道。但该催化剂的缺点在于,由于一核一壳的结构,其提供的Pd活性表面有限,导致即便H2吸附量提高,但合成H2O2活性依旧受限。因此,非常有必要提高单个催化剂内Pd的暴露面积。针对以上问题,本文设计并制备一种新型中空多核一壳催化剂Multi-Pd@HCS,即内嵌式多Pd中空碳球催化剂,形成多个Pd纳米粒子为活性核、多孔碳为壳层结构的催化剂。该催化剂的外部壳层能保护活性组分Pd,防止其脱落团聚,同时多个活性核也最大程度地增加活性位点面积,提高催化活性。因此,本文从原位还原的Pd粒子粒径、空腔直径、壳层性质三方面,制备系列中空多核一壳催化剂Multi-Pd@HCS,通过TEM、XRD、FTIR、TPO-MS等多种表征手段对催化剂进行分析,并于常态下测定催化剂合成H2O2性能。具体研究内容如下:1.设计制备出中空多核一壳催化剂Multi-Pd@HCS,合成路线为:通过St?ber法制得SiO2微球,并用硅烷偶联剂APTES对SiO2表面改性,接枝氨基官能团,基于氨基与Pd2+的络合作用将带负电荷的Pd2+接枝到氨基官能团上,加入还原剂使Pd2+原位还原,得到Pd纳米粒子接枝锚定在SiO2表面的Multi-Pd/Si O2-NH2,然后以CTAB为造孔剂、间苯二酚和甲醛为碳源,通过自组装方法,于外层包覆酚醛树脂壳层,高温碳化得到多孔碳包覆的Multi-Pd/SiO2@C;刻蚀剂移除SiO2、活化处理后得到中空多核一壳催化剂Multi-Pd@HCS。TEM、XRD、FTIR、TPO-MS等表征结果显示,该催化剂的多核结构清晰,Pd牢固锚定在碳壳层内壁,壳层包覆完整,Pd核平均粒径为5.27±0.12 nm,催化剂颗粒平均直径为104.58±1.93 nm。2.研究原位可控Pd纳米晶体粒径的关键因素对催化活性的影响。通过对溶剂种类、前驱体H2PdCl4浓度、还原剂种类、还原时间因素方面探究晶核形成和晶粒长大对纳米晶体粒径的影响,利用XRD表征分析,研究Pd纳米粒子粒径及结晶形态对催化剂活性的影响。结果表明,异丙醇作为改性溶剂,前驱体H2PdCl4浓度为0.075mol/L,硼氢化钠还原0.5h的合成条件下,原位还原生成的Pd平均粒径最小,为5.01nm,此时催化剂的活性最高,H2O2选择性和产生速率分别为81%,1728 mmol gpd-1h-1（活性评价实验环境:0℃,1atm,下同）。3.研究空腔直径和Pd粒径对中空多核催化剂Multi-Pd@HCS结构及性能的影响。通过控制不同粒径的SiO2微球以制备不同空腔直径和Pd纳米粒子粒径的催化剂,利用TEM、XRD、BET、激光粒度仪进行表征分析,编写Matlab计算机程序进行反应物分子在催化剂内部的模拟。研究结果表明,随着SiO2微球直径的增大,空腔直径从103.91 nm增加到446.54 nm,Pd核平均粒径从6.17nm减小到4.75nm,催化剂的碳壳层含有丰富的微孔孔道。随空腔直径的增加,Pd纳米粒子粒径逐渐降低,催化活性先升高后降低,在空腔直径为308.74nm时,Pd粒径为5.07nm,催化活性最高,H2O2的选择性和产率分别为91%,2013 mmol gpd-1h-1,且稳定性较好。4.研究碳壳层结构性质对中空多核催化剂Multi-Pd@HCS及催化活性的影响。通过造孔剂CTAB添加量改变壳层孔结构、硬模板SiO2添加量改变壳层厚度。结果表明,当CTAB添加量为2.0g,SiO2添加量为1.0g的实验条件下,制备的催化剂壳层结构性质最有利于催化合成活性,H2O2选择性和产生速率分别为81%,1728 mmol gpd-1h-1。