负载型非晶态钌硼合金的催化性能研究

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采用化学还原沉积法制备了负载型非晶态RuB合金。以苯脉冲加氢为探针反应,考察了制备条件、预还原过程、不同载体(海泡石、硅藻土、膨润土、二氧化钛、白炭黑、活性氧化铝、碳纳米管)对非晶态RuB合金催化活性的影响。应用XRD、XPS、IR、ICP、SEM、TEM、BET、TG/DTA、TPR、TPD、CO化学吸附等方法对各负载型非晶态RuB合金样品进行了表征,并以CS2为模型毒物,研究了它们的抗硫性能。实验结果表明,制备条件和预还原过程对非晶态RuB合金的催化活性有一定的影响,确定了对苯加氢反应有利的、较为适合的制备条件为:用乙醇作溶剂配制0.001mol/L的RuCl3水合溶液,与0.04mol/L的KBH4溶液进行氧化还原反应,控制BH4-与Ru3+的摩尔比为40,反应可在室温下进行。不同载体负载的非晶态RuB合金有不同的体相组成,在保持较高催化加氢活性的条件下,Ru的理论负载量分别占不同载体重量的0.05%~0.5%。   化学还原沉积法制备的RuB合金具有非晶态结构,载体的引入不会改变其非晶态结构,在各载体上非晶态RuB合金颗粒均为纳米级微粒。与相对应的晶态催化剂相比,非晶态RuB合金具有优良的催化活性和抗硫性能。高温晶化后,由于非晶结构的破坏和颗粒的聚集,使催化活性大幅下降。不同载体对非晶态合金的催化性能影响很大,酸改性后的海泡石、TiO2是非晶态RuB合金催化气相苯加氢生成环己烷反应的优良载体。各负载型非晶态RuB合金催化剂对于苯加氢反应的催化活性均随温度升高而增大,达到极大值后,继续升温,活性下降。不同载体负载的非晶态RuB合金的催化活性极大值所对应的反应温度不同。   负载型非晶态RuB合金上有两个以上的氢吸附中心,载体的种类不同改变了吸附中心的种类,并且也改变了氢吸附的强度,从而显示了它们不同的催化加氢活性。载体有利于非晶态RuB合金抗硫性能的改善。通过不同载体的引入,均改善了非晶态合金的热稳定性,提高了非晶态向晶态转化的势能垒,增大了晶化的难度,从而提高了非晶态RuB合金的晶化温度。负载在碳纳米管上的非晶态RuB合金催化剂的热稳定性最高,但碳纳米管经过硝酸或氢氧化钾处理后,则负载其上的非晶态RuB合金的热稳定性将下降。苯脉冲加氢反应按Langmuir-Hinshwood机理进行,载体的引入改变了苯加氢的表观活化能。
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