CeO2/贵金属@MOFs及其衍生氧化物三明治结构催化剂的制备和性能研究

来源 :济南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:vera_00
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
二氧化铈(CeO2)/贵金属是一类优异的催化剂组合,在催化反应中具有广泛的应用。然而CeO2表面的贵金属粒子,因高的表面能、结合力较弱容易发生迁移、聚集,在液相反应中容易造成贵金属粒子流失,影响其反应活性和稳定性。针对此问题,科学家对催化剂的结构进行各种探索,设计了各种核壳结构,旨在提高贵金属粒子的稳定性。金属有机框架(MOFs)及其衍生物因其具有较大的比表面积、丰富的孔道等结构特点,被广泛地用以负载贵金属粒子。近年来研究结果表明,MOFs作为壳层材料不仅能够稳定贵金属粒子,而且在催化反应中表现协同催化作用。在催化剂合成过程中,为了促进MOFs在氧化物表面的异相成核,研究者通过在表面活性剂修饰的氧化物表面,多次交替吸附金属离子和有机配体,层层组装,形成氧化物@MOFs核壳结构。此法不仅步骤繁琐、耗时费力,而且在多次组装过程中,大大增加了MOFs同相成核的几率。采用牺牲模板法,以ZnO、Cu2O等氧化物为牺牲模板,原位提供Zn与Cu离子源,与有机配体发生固-液界面反应,形成ZnO@Zn-MOFs、Cu2O@Cu-MOFs核壳结构,为氧化物表面包覆MOFs提供了很好的借鉴。但是,CeO2具有较强的耐酸、耐碱能力,结构稳定,在溶液中难以释放铈离子,自身无法充当牺牲模板与有机配体反应生成MOFs;即使在强酸等苛刻条件下释放铈离子,也无法保证生成的MOFs稳定存在。所以,直接以CeO2为牺牲模板,在其表面包覆MOFs具有一定的挑战。本文通过CeO2载体表面负载的氧化物(如Al2O3、ZnO等)为牺牲模板,在CeO2/贵金属粒子表面包覆MOFs壳层,构筑三明治结构催化剂,并从材料制备、结构表征、性能测试等方面进行了研究。1.原子层沉积技术辅助合成CeO2/Pd@MIL-53(Al)纳米结构利用原子层沉积技术,在CeO2/Pd表面沉积一层Al2O3,然后以此Al2O3作为牺牲模板,在合适的溶剂和温度下与配体对苯二甲酸反应生成MIL-53(Al)壳层,将CeO2/Pd均匀地包覆起来。此方法得到的材料均一性好,不需要CeO2表面修饰,而且MOFs壳层具有很好的可调性,可通过改变沉积氧化物的厚度来改变MOFs的厚度。该法具有一定的通用性,也可以将Al2O3换作其他可以作为牺牲模板的氧化物,比如沉积ZnO作为牺牲模板,与2-甲基咪唑反应制备Zn-MOFs壳层。催化剂结果表明,CeO2/Pd@MIL-53(Al)在液相选择性加氢反应中表现出优异的活性和选择性。2.MIL-53(Al)衍生多孔Al2O3稳定CeO2/Au催化剂用于CO氧化反应采用一步法在CeO2/Au表面包覆MIL-53(Al),经过高温分解,表面MIL-53(Al)热解为多孔Al2O3。Al2O3沿袭了MOFs大比表面积和高孔隙率的特性,这些特点有利于催化反应中的物质传输,而且Al2O3是一类热稳定性很好的材料,能够抑制CeO2/Au的烧结。此方法得到的三明治结构复合纳米材料在CO氧化反应中表现出了优异的催化性能,即使在300℃连续反应24 h,CO转化率仍然能够保持100%,显示出优异的热稳定性和循环稳定性。3.铈基双金属氧化物/贵金属@MOFs三明治结构复合材料的制备研究分别利用静电纺丝和负载的方法制得CeO2-ZnO纳米线和CeO2/CuOx前驱体,并利用其中的ZnO和CuOx为牺牲模板,探索其能与外加有机配体反应形成MOFs壳层的合适条件。由于表面包覆MOFs壳层产生的空间位阻效应,计划用于选择性加氢反应,探索其活性和选择性。
其他文献
热水预处理是生物降解植物纤维原料时前处理过程,经热水预处理后的植物原料更易于生物降解成各种单糖,有利于发酵生成乙醇。热水预处理植物原料时会析出部分单糖、多糖及热水
环金属化铱(Ⅲ)配合物凭借特有的光物理化学性质,在化学生物探针、电致发光等领域具有广泛的应用,但由于其对可见光的弱吸收及较短的三重态激发寿命限制了在光电化学领域的研
煤层气的开发利用对于缓解我国能源紧张形势、提高大气环境质量具有重要意义。由于中低浓度瓦斯中的甲烷含量巨大,具有可观的经济价值,因此CH4/N2分离技术的开发是实现煤层气
近年来,随着我国资产管理行业的规模化和创新化发展,资产管理行业的市场主体呈现多样化增长趋势,金融创新业务和创新产品不断增多,已正式进入“大资管时代”。资管新规、理财
肝纤维化被广泛认为是肝损伤后组织修复的宿主防御机制。然而,过度的纤维会破坏正常的肝脏结构并且会造成不可逆转的肝脏疾病如肝硬化和肝细胞癌。肝星状细胞(HSC)的激活是肝纤
染色质重塑通过形成一系列重塑复合体对染色质修饰进行精确调控,影响各类转录调节因子与染色质结合的难易程度,进而使细胞感受各种信号和环境剌激,并在调控基因时空特异性表
目前山区高填方机场的工程建设日益增多,高填方机场的建设不仅能促进当地的经济发展,使居民的出行方便,而且还能为地质灾害的抢险救援、国家安全提供保障。随着高填方机场填
近年来,量子力学成为了最炙手可热的物理学理论之一,薛定谔方程是量子力学最基本的方程之一。而时间分数阶薛定谔方程作为其推广方程,被广泛用于描述许多现象,如量子物理学中
相对与传统的体硅材料而言Si纳米线、Si纳米锥、多孔硅等Si纳米材料具有表面效应、量子尺寸效应、量子隧道效应等特性,表现出独特的光电特性,已成为材料科学领域研究的热点之
本论文通过以第一代超分子体系的主体---冠醚化合物及其衍生物为中心,利用其在超分子体系中突出的选择络合性,通过自组装过程,合成得到了具有双结合位点的可控性超分子体轮烷