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挥发性氯代碳氢化合物通常用于工业生产过程中,它们大多具有稳定的化学性质,一旦进入到环境中,会造成严重的环境污染。由于它们的致畸致癌作用,挥发性氯代碳氢化合物已被美国国家环保局认为是高度有害的污染物,并列为优先污染物。去除挥发性氯代碳氢化合物的方法有很多,比如吸附、催化氧化、生物降解和催化加氢脱氯等。其中氯代碳氢化合物的气相催化加氢脱氯被证明是一种经济高效的脱毒方法,可实现产物的无毒化或资源化。1,2-二氯乙烷作为一种典型的挥发性氯代碳氢化合物,通常用作生产乙烯、三氯乙烯和四氯乙烯的原料。在1,2-二氯乙烷的加氢脱氯反应中,负载型贵金属催化剂(比如Pd,Pt和Rh)是常用的一类催化剂。在贵金属催化剂作用下,1,2-二氯乙烷的转化率较高,产物主要为乙烷。但是贵金属资源的稀缺性以及较低的乙烯选择性限制了其大规模的应用。作为一种替代性金属,Ni基催化剂被广泛应用于气相加氢脱氯反应中。与贵金属催化剂相比,Ni基催化剂具有较高的乙烯选择性,但是催化活性较低。此外,高温条件下,金属Ni颗粒容易发生团聚,进而导致其催化活性降低。制备限域型Ni基催化剂可以有效提高金属分散度,抑制颗粒变大,进而提高其催化活性。本论文采用四种方法制备限域型Ni基催化剂:分别将碳源、氮源,金属氧化物和介孔氧化硅引入金属有机骨架中(MOFs),同时采用固相研磨法等四种方法制备了限域型Ni基催化剂,,并考察催化剂对1,2-二氯乙烷加氢脱氯活性的差异。通过一系列的表征手段对催化剂的结构性质进行分析。结合1,2-二氯乙烷加氢脱氯反应中的活性评价结果与表征结果对催化剂的结构与催化效率的关联机制进行了探讨。主要研究结论如下:1.以金属有机骨架Ni-MOF-74为模板,糠醇和氨水分别作为碳源和氮源对其进行修饰,在N2条件下碳化得到杂氮多孔碳负载Ni催化剂(Ni@NC)。为了对比,将Ni-MOF-74直接碳化,得到多孔碳负载Ni催化剂(Ni@C)。通过催化1,2-二氯乙烷气相加氢脱氯反应来评价催化剂的催化性能。透射电镜结果表明,在相同的碳化温度下,Ni@NC催化剂中Ni颗粒粒径明显小于Ni@C中的Ni金属粒径;随着碳化温度的升高,Ni金属颗粒变大。程序升温氢脱附结果表明,杂氮的Ni催化剂具有较强的氢溢流作用。催化1,2-二氯乙烷的活性结果表明,所有Ni基催化剂对乙烯的选择性均高于95%。此外,低温条件下碳化得到的Ni基催化剂由于具有较小的Ni金属颗粒,表现出较高的催化活性。与Ni@C相比,同一碳化温度条件下得到的Ni@NC催化剂,由于N掺杂有效抑制了 Ni金属颗粒的生长,从而明显的提高了催化活性。2.以Ni-MOF-74为模板,采用浸渍法将硝酸铈和氧氯化锆填充到其孔道中,在N2氛围下碳化,分别得到Ni@C-CeO2和Ni@C-Ce0.5Zr0.5O2催化剂。为了对比,将硝酸铈和氧氯化锆填充的Ni-MOF-74在空气条件下焙烧,得到不含碳的催化剂Ni@Ce0.5Zr0.5O2-cal。通过1,2-二氯乙烷加氢脱氯反应研究不同的金属氧化物以及碳的存在对催化活性的影响。结果表明,相似的Ni负载量条件下,Ni@C-Ce0.5Zr0.5O2 的催化活性明显高于 Ni@C-CeO2,说明 Ni@C-Ce0.5Zr0.5O2 中的金属-载体相互作用比较强,Ni颗粒较小,这从透射电镜表征结果可以得到证实。对于催化剂Ni@C-Ce0.5Zr0.5O2和Ni@Ce0.5Zr0.5O2-cal,含有碳的催化剂的催化活性明显高于不含碳的催化剂,可能是由于碳的存在增强了金属-载体相互作用,进而促进了氢溢流作用。3.室温条件下,将不同量的Ni-MOF-74原位生长于介孔氧化硅SBA-15孔道中(Ni-MOF-74@SBA-15),然后在N2条件下进行碳化,获得一系列不同负载量的Ni基催化剂Ni@C-SBA-15。作为对比,直接将Ni-MOF-74在N2条件下碳化,得到Ni@C催化剂;并且采用浸渍法制备了具有相似负载量的SBA-15负载Ni催化剂(Ni/SBA-15)。此外,为了研究碳在反应中的作用,将Ni@C-SBA-15进一步在空气中焙烧得到Ni@SBA-15。表征结果表明,当Ni的负载量为1%时,1Ni@C-SBA-15中Ni颗粒主要存在于SBA-15孔道中,具有较小的Ni金属颗粒,较高的金属分散度。程序升温氢脱附结果表明碳元素的存在增强了氢溢流作用。1,2-二氯乙烷加氢脱氯反应结果表明,1Ni@C-SBA-15具有良好的催化活性,这主要归因于SBA-15的限域作用以及C元素的存在。4.通过Ni(NO3)2与未去除模板剂的介孔氧化硅之间发生固相反应合成了三种介孔氧化硅(SBA-15,MCM-41和HMS)负载Ni催化剂。作为对比,采用浸渍法分别制备了具有相似负载量的介孔氧化硅负载Ni催化剂(im-Ni/SBA-15,im-Ni/MCM-41和im-Ni/HMS)。通过多种表征手段对催化剂的结构进行分析。紫外-可见漫反射结果表明,采用固相研磨法合成的Ni(NO3)2-HMS(含有模板剂)中,Ni2+与模板剂十二胺之间产生了较强的配位作用。程序升温氢还原结果表明,焙烧之后所得催化剂NiO@HMS中,NiO与介孔氧化硅HMS之间存在强相互作用。1,2-二氯乙烷的活性评价结果表明,通过固相反应合成的Ni@MCM-41与浸渍法合成的im-Ni/MCM-41有相似的催化活性,而Ni@HMS和Ni@SBA-15的催化活性高于im-Ni/HMS和im-Ni/SBA-15。此外,Ni@HMS的催化活性明显高于Ni@SBA-15和Ni@MCM-41。研究结果表明,模板剂与金属前驱体之间相互作用的不同会影响Ni在氧化硅上的分散度。