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负载型纳米金催化剂在不饱和醛/酮化合物选择性加氢、选择性醇氧化等许多重要的化学反应中表现出独特的催化特性,使其成为当前催化研究领域的热点。载体除了具有固载纳米金粒子的作用外,由于金属-载体相互作用使其对纳米金颗粒的粒径分布、氧化态、形貌等具有重要的影响,并且在反应过程中表现出与金粒子之间的协同效应。水滑石类化合物,又称层状双羟基复合金属氧化物(LayeredDouble Hydroxide,简写为LDH),由于其具有层板金属元素的可调控性及本征碱性,近年来作为一种新型催化剂载体受到人们的广泛关注。本论文以提高纳米金催化剂的催化性能、实现纳米金催化剂的方便回收及循环再利用的绿色催化为目标,首次设计合成了三种独特的LDH基功能化载体,继而负载纳米金粒子制得系列尺寸、形貌可控的高性能纳米金催化剂。采用XRD、SEM/TEM/HRTEM/STEM、ICP、BET、H2-TPR及XPS等方法系统研究了催化剂的晶体结构、组成和形貌,考察催化剂在,-不饱和醛加氢以及醇氧化反应中的催化性能,探讨金与载体之间的相互作用机制及催化剂结构与催化性能之间的协同关联。论文的主要结果和创新点如下:(1)以共沉淀法制备了系列具有可还原过渡金属Fe原子级高分散的三元LDH载体Mg2FexAl1-x-LDH。采用修饰的沉积-沉淀法将纳米金粒子负载于该三元LDH载体上制得了系列粒子尺寸为40100nm的Au/Mg2FexAl1-x-LDH催化剂。研究发现,载体尺寸变化对负载金粒子尺寸分布无明显影响。然而,载体层板中高分散的Fe对Au粒子尺寸表现出限域效应,随着Fe含量增加,Au粒子尺寸逐渐由9nm减至5nm。与载体Mg2FexAl1-x-LDH相比,催化剂中的Fe3+还原成Fe2+及Fe0的温度分别降低的了280℃和100℃,表明存在强的金-载体电子相互作用,使得负载金催化剂载体上的Fe3+被部分还原,并且使催化剂表面具有更多的Au3+。将该催化剂直接应用于肉桂醛加氢反应中,表现出较高的催化加氢活性和肉桂醇选择性,其中Au/Mg2Fe0.8Al0.2-LDH显示出最高的加氢活性和肉桂醇选择性,与其较小的金粒子尺寸(5nm)和最强的金-载体相互作用吻合。同时,较低的催化剂预处理温度因有利于保持较高的Au3+/Au0比而显示更高的活性。可以确认Au3+为该催化体系加氢的活性中心,Fe2+的存在很可能稳定了催化剂中的Au3+活性中心。(2)利用γ-Al2O3表面Al源,以硝酸镁和硝酸铁为Mg源和Fe源,在550μm的球形γ-Al2O3成型载体表面原位取向生长Mg(Fe)Al-LDH纳米晶壳层薄膜对其修饰,首次得到一种结构化的微米级球形多级核壳结构复合载体γ-Al2O3@Mg(Fe)Al-LDH。通过沉积-沉淀法在该载体上负载纳米金粒子,首次得到直径为550μm的多级结构微球型负载金催化剂γ-Al2O3@Mg(Fe)Al-LDH@Au。金粒子与Mg(Fe)Al-LDH壳层薄膜修饰层中Fe3+的电子相互作用使得Fe3+被部分还原为Fe2+,并且金粒子中的活性组分Au3+的含量随壳层中Fe含量的增加逐渐增加,该催化剂的肉桂醛加氢活性和不饱和醇的选择性明显增高。反应时间的延长和压力的升高有利于加氢活性的提高,但不饱和醇选择性基本保持不变。温度升高有利于肉桂醛转化率的增大,但使得C=C(Cδ+–Cδ-)键与金粒子间较弱的相互作用进一步减弱,导致肉桂醇的选择性增加。该结构化多级核壳微球型催化剂仅通过沉降即可实现方便有效的分离回收。(3)通过一步共沉淀法首次在具有超顺磁特性、尺寸均一的Fe3O4纳米球(450nm)表面取向生长MgAl-LDH壳层,得到一种蜂巢状形貌的多级核壳结构磁性复合物载体Fe3O4@MgAl-LDH。通过沉积-沉淀法在该Fe3O4@MgAl-LDH复合物壳层MgAl-LDH纳米晶上负载纳米金颗粒,得到直径约为650nm的球形多级核壳结构磁性纳米金催化剂Fe3O4@MgAl-LDH@Au。其壳层MgAl-LDH的含量为64wt%,厚约20nm、宽约100nm的MgAl-LDH纳米晶片垂直于Fe3O4表面由内而外交错生长。活性组分纳米金粒子主要分布于交错的MgAl-LDH纳米晶的边位和交接位,其平均粒径为7nm。催化剂经还原处理后,以分子O2为氧化剂,无需添加碱助剂条件下,苯乙酮的收率高于99%。该催化剂良好的催化性能归因于载体壳层MgAl-LDH上碱性位与活性组分零价纳米金的协同作用。同时该催化剂较强的比饱和磁化强度(49.2emu·g-1)使其在反应结束后可通过外加磁场方便回收,重复使用5次后活性没有明显降低,是一种高效绿色催化剂。(4)调变壳层LDH层板组成,首次得到系列含有过渡金属Ni、Cu的多级核壳结构磁性纳米金催化剂Fe3O4@MAl-LDH@Au (M=Ni、CuMg)。垂直于Fe3O4表面交错取向生长的NiAl-LDH纳米晶片厚约20nm、宽约60nm,其晶粒尺寸明显小于MgAl-LDH(100nm)和CuMgAl-LDH(100nm),因而其比表面积最大(98.1m2·g-1)。Fe3O4@NiAl-LDH@Au催化剂具有较Fe3O4@MgAl-LDH@Au和Fe3O4@CuMgAl-LDH@Au体系更为致密的LDH壳层,导致其比饱和磁化强度(41.8emu·g-1)与Fe3O4@CuMgAl-LDH@Au(52.2emu·g-1)相比稍低。平均粒径为7nm的金粒子多分布于LDH纳米晶的边位和角位。Fe3O4@NiAl-LDH@Au催化剂壳层中Ni-OH与纳米金粒子的协同作用使其醇氧化性能明显高于Fe3O4@MgAl-LDH@Au和Fe3O4@CuMgAl-LDH@Au体系。该催化剂在无溶剂条件下表现出较高的1-苯乙醇氧化活性(TOF:2,760h-1),并且适用于多种底物的一级醇和二级醇类化合物的催化选择性氧化。