金属纳米粒子的形貌、尺寸、分散会影响催化剂在各类反应中的性能,尤其是在医药生产、精细加工等领域有着广泛工业应用的选择性催化加氢反应。因此,金属纳米颗粒的尺寸调控一直是研究关注的热点之一。近些年来,研究人员发现利用B、N、S、P等元素对碳材料进行掺杂改性不仅可以有效提高材料的物理、化学性能,还可以大幅度提升催化剂在加氢反应中的催化性能。已经有不少文献证明,N等元素的掺杂可以有效影响金属粒子的尺寸和分散度,然而利用S掺杂对金属粒子进行调控的研究还鲜有报道。本文通过在惰性氛围下高温煅烧的方法将S元素成功地引入到了活性炭中,随后利用简单的湿浸渍法完成了Pd的负载。实验表明,Pd纳米粒子的尺寸、分散情况与掺入活性炭的S元素的含量有着密切的联系,Pd纳米颗粒的尺寸大小与S元素含量的关系呈现“火山型”曲线。随着掺入的S含量的增加,活性炭表面的Pd金属纳米颗粒的粒径呈现先增大后减小的趋势。通过调节掺杂的S元素的含量,可以有效调控Pd金属纳米颗粒在活性炭表面的分散。本文利用对Pd纳米粒子尺寸较为敏感的邻氯硝基苯(o-CNB)选择性催化加氢反应作为探针反应,来考察不同金属粒径的催化剂在该反应中的性能变化,并发现掺S后的Pd/CS_x(x代表掺硫量)催化剂相较于普通的Pd/AC催化剂表现出更加优异的选择性,几乎完全抑制了脱氯副反应的发生。值得一提的是,根据传统文献报道,Pd金属纳米颗粒尺寸越小,其催化剂o-CNB加氢的活性越高,对目标产物邻氯苯胺(o-CAN)的选择性越低。然而,本文的研究得出了不寻常的规律:Pd金属纳米颗粒越小,催化剂在o-CNB加氢反应中的活性越低,对o-CAN的选择性越高。本文开展了掺硫钯碳催化剂在o-CNB选择性加氢反应中的动力学研究,并结合了XRF、TEM、XRD、XPS等表征,对S掺杂对催化剂在该反应中的催化性能影响做了深入的研究和探讨。实验表明,S与Pd存在着明显的电子传输效应,在该反应中电子效应取代了金属粒子的几何效应,成为了主导因素,导致了与传统文献截然相反的结论。由于S的吸电子作用,Pd周围的电子云密度降低,价态升高,在该反应中的催化活性明显降低。本文还对不同价态的S掺杂的钯碳催化剂在o-CNB选择性加氢反应中的性能做了进一步研究,再次证实了Pd、S之间的电子传递作用导致了催化剂在反应中的选择性变化。