分子筛负载金属催化剂的固相合成及催化性能研究开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

固体载体上的过渡金属是工业合成许多化学物质的普遍催化剂。高的分散性(原子团簇或单原子)可以使我们更好的利用贵金属并实现传统块状材料难以实现的独特反应。然而,金属在反应环境中会随着时间的推移而烧结,失去活性,从而导致催化剂活性低,寿命短。分子筛由于其规则的微孔孔道,优异的分子筛分能力,可调的酸性位点,高的热/水热稳定性等特点,是一种理想的贵金属载体。在能源与环境问题日趋严重的今天,开发绿色、简便、廉价的新型分子筛合成路线无疑具有非常重要的意义。新型分子筛合成路线的探索不仅仅包含我们特指的微孔分子筛材料,还包括近年来关注度较高的多级孔分子筛新合成路线的探索。传统负载型贵金属催化剂由于其具有催化活性的纳米颗粒直接暴露在载体表面,在苛刻反应条件下,纳米颗粒会因Ostwald效应而聚集长大,从而严重影响催化活性;并且,这类催化剂也缺乏反应择形性。所以,将活性纳米颗粒封装在壳层内部形成的核壳结构催化剂既能避免纳米颗粒的聚集变大,又能体现壳层的择形性,成为当今的研究热点。在合成方法上,固相合成法相对于传统的水热合成法具有高效,产能提高2-3倍;环保,废水排放减少80%;安全;压力远低于传统路线等优势。分子筛材料由于其独特的纳米级孔道或者孔腔结构以及其良好的水热稳定性,成为核壳包覆材料的最佳候选,关键问题是如何设计制备核壳催化剂。本文选用Silicalite-1分子筛为壳层材料,将具有催化活性的贵金属钯作为核结构,设计制备Pd@Silicalite-1核壳催化剂。

随着研究者们对于核壳型催化剂认识的深入,越来越多的壳层材料被引入,例如:分子筛/金属有机框架结构(metal-organic frameworks, MOFs)、二氧化硅等。在这其中,分子筛材料由于其独特的纳米级的孔道和孔腔结构,以及其良好的水热稳定性,成为核壳包覆材料的最佳候选。而且,分子筛晶体材料有着规整的孔道结构,可以按照所需要的孔道结构和组成,合成出不同种类的分子筛。当把纳米颗粒限制在分子筛的孔腔中时,由于其粒径要大于分子筛的孔道,使得纳米颗粒完好的被嵌在孔道中而不至于流失或者烧结。将金属纳米颗粒包覆于分子筛孔道当中,除了可以在较为严苛的条件下防止烧结之外,还可以保护纳米颗粒不受外部毒化物的干扰或者提供独特的催化选择性。尤其是与将纳米颗粒负载到无孔的氧化物上形成的负载型催化剂相比,沸石分子筛核壳材料更加突出了对于反应物,中间产物或者最终产物的择形性,使得较大的分子难以在孔道中扩散。另外,分子筛壳层的功能不仅仅局限于作为保护层或者选择透过性膜层。如果将金属纳米颗粒和具有酸性的分子筛结合,可以形成一种双功能的催化剂,而这种催化剂在不同的活性位点上可以催化不同种类的反应。由于包覆在其中的金属纳米颗粒与分子筛壳层壁以及其中的阳离子具有很好的亲和性,使得金属颗粒和酸性位点存在一定的的协同作用,进而产生单一催化剂所不具有的性质。


2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

样品制备:pd@s-1、pd/s-1、pd/c、s-1.

材料结构表征:①x射线衍射(xrd)

剩余内容已隐藏,您需要先支付后才能查看该篇文章全部内容!

3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-7周:按照设计方案进行准备实验,包括分子筛的合成。

第8-11周:采用xrd、sem等相关仪器对材料进行表征,并测试材料的催化性能。

剩余内容已隐藏,您需要先支付后才能查看该篇文章全部内容!

4. 参考文献(12篇以上)

[1] chengtao wang, liang wang, jian zhang, hong wang,james p. lewis, and feng-shou xiao, j. am. chem. soc. 2016, 138, 7880#8722;7883

[2] ning wang, qiming sun, risheng bai, xu li, guanqiguo, and jihong yu, j. am. chem. soc. 2016, 138, 7484#8722;7487

[3] joseph d. kistler, nutchapon chotigkrai, pinghong xu,bryan enderle, piyasan praserthdam, cong-yan chen, nigel d. browning, and brucec. gates, angew. chem. int. ed. 2014, 53, 8904 –8907

剩余内容已隐藏,您需要先支付 5元 才能查看该篇文章全部内容!立即支付

该课题毕业论文、开题报告、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。