类水滑石材料的制备及其负载纳米金颗粒的催化氧化性能研究

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本文主要围绕镁铝水滑石的固载化和以层状双羟基复合金属氧化物(LDH)为载体负载金的催化醇氧化性能的研究而展开,主要分为三个部分。第一部分研究了使用焙烧活化的高岭土为基质原位合成水滑石,对制备条件进行了详细的考察。研究结果表明,制备的关键是协调好原料配比、晶化时间和晶化温度。较高的镁盐用量会导致水菱镁石杂晶相的形成:高的尿素用量会导致基质恢复其原粉的晶型以及水菱镁石的形成;温度对合成的影响非常明显,随着温度的提高,形成大量水菱镁石。为了消除水菱镁石的影响以及进一步提高原位制备的水滑石的结晶度,对额外添加铝源也进行了研究。通过对硝酸铝以及山东铝饼为额外铝源的研究,发现水滑石都在体相形成。此外,我们对使用硝酸铵加氨水的缓冲体系和六次甲基四胺作为沉淀剂的情况也分别做了考察,发现无法合成出水滑石,这说明尿素并非仅仅作为体系的pH调节剂,其对高岭土的插层作用会使其层板溶胀利于铝源的传输。第二部分围绕水滑石的制备及改性对制备的负载金催化剂性能的影响开展。研究表明,对于不同镁铝比的水滑石,相应的负载金催化剂活性随镁铝比提高而降低;水滑石载体经焙烧-再水合处理后制备的负载金催化剂活性大增;随着载体水滑石结晶度的降低,催化活性逐渐提高。综合这些数据,发现载体的表面电荷密度、表面碱性以及缺陷位对制备的金催化剂性能有重要影响。第三部分基于第二部分的研究发现缺陷位对提高活性的作用。通常缺陷位随着载体粒径减小而增加,这里使用固载化水滑石为载体制备金催化剂。通过对惰性载体高岭土为基质固载水滑石制备的金催化剂的催化醇氧化研究发现,小粒径的水滑石作为载体有效的提高了催化剂活性。基于这个发现,我们进一步使用活性氧化铝为基质固载水滑石作为载体得到了高催化活性的负载金催化剂。对于固载化LDH制备的金催化剂,提高催化活性的关键是提高LDH的固载量和结晶度。使用固载化LDH作为载体除了得到了高活性的催化剂外,更为制备有工业使用前景的负载金催化剂提供了新的方法。
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