【摘要】：納米催化同時具有均相催化高活性,高選擇性和多相催化催化劑易分離、可回收的優(yōu)點,引起化學及材料科研工作者的廣泛關(guān)注。在催化研究領(lǐng)域,催化劑結(jié)構(gòu)與催化活性、穩(wěn)定性之間的構(gòu)效關(guān)系一直是研究的焦點和亟待解決的關(guān)鍵科學問題。隨著納米合成技術(shù)的發(fā)展,人們已經(jīng)可以控制合成出各種尺寸均一、形貌可控、晶面可調(diào)的納米結(jié)構(gòu),這就為上述構(gòu)效關(guān)系的研究提供了理想的模型催化劑。本論文中,我們以過渡金屬及金屬氧化物納米催化劑作為研究對象,系統(tǒng)表征納米材料的形貌、晶型、比表面積、化學吸附等結(jié)構(gòu)特性,并著重探索與活性中心分散度、金屬-載體相互作用和表面電子狀態(tài)相關(guān)的催化劑構(gòu)效關(guān)系,依次開展以下四個工作:1.我們利用一鍋法多醇反應(yīng)制備出高分散度,高穩(wěn)定性的內(nèi)負載型M-E_xO_y復合納米材料。與傳統(tǒng)的表面沉積催化劑相比,內(nèi)負載型催化劑在液相催化反應(yīng),如芳硝基化合物加氫反應(yīng)中,顯示出更高的活性和穩(wěn)定性。該合成方法可增加金屬活性位點的負載量并保持其良好的分散性,因而有助于其在高通量催化反應(yīng)中的應(yīng)用。此外,通過保護性刻蝕反應(yīng)擴增介孔使底物分子更容易接觸到活性位點,可以進一步提高催化活性。2.通過在LDO合成的各個階段引入Ni前驅(qū)體,獲得一系列高比表面積、高分散度的Ni/LDO納米片催化劑。其中,基于浸漬LDH納米片制備的Ni/LDO催化劑,相比于其他幾種催化劑,展現(xiàn)出更強的金屬-載體相互作用,有效抑制了催化反應(yīng)中Ni納米顆粒的團聚和生長,因而在干氣重整甲烷反應(yīng)中表現(xiàn)出更高的活性和穩(wěn)定性。3.我們利用高溫多醇反應(yīng)合成Cu_2O納米球,并通過空氣中的控溫煅燒,氧化形成一系列Cu_2O-CuO空心納米球催化劑。當Cu~(2+)/Cu~+為7.2時,催化劑在CO氧化反應(yīng)中展現(xiàn)出最高的催化活性。在研究表面吸附和催化活性的基礎(chǔ)上,提出了Cu_2O與CuO的協(xié)同催化機理,并解釋了Cu_2O-CuO催化劑高活性、高穩(wěn)定性以及Cu_2O納米球催化劑自活化作用的內(nèi)因。4.利用液相合成方法,表面摻雜,焙燒獲得了一系列表面電子狀態(tài)不同的Co_3O_4納米催化劑。通過表面分析發(fā)現(xiàn),具有較高Co~(3+)/Co~(2+)比例的Co_3O_4納米催化劑,能降低CO吸附并避免催化劑失活,因而具有高活性和穩(wěn)定性。
【圖文】：

華東師范大學博士學位論文自 SBA-16 中間層的成分效應(yīng)被認為有助于在 NiCe/SBA-16 Ni 顆粒。NiCe/SBA-16 催化劑對甲烷干重整顯示出理想的還iCe/SBA-16 催化劑中具有 Ce3+的二氧化鈰抑制了 SBA-16 骨架制了隨后的干氣重整甲烷中的 Ni 燒結(jié)。Ni 和二氧化鈰之間的限制 Ni 的生長，還會降低 Ni 金屬和二氧化硅表面的緊密接觸起的 SBA-16 骨架的坍塌。

華東師范大學博士學位論文熱合成法是制備納米氧化物的高效的方法之一。目前已有 Co3O4, Fe3O4, 合成的報道。例如，Li 等人[49]利用 Co(CH3COO)2·4H2O 為前驅(qū)體，加入 N溶液，，在高壓反應(yīng)釜中反應(yīng)，通過調(diào)節(jié)前驅(qū)體和 NaOH 比例，獲得了立方角八面體，正八面體的 Co3O4。這種不同形貌的 Co3O4暴露出不同的晶面電化學分析，正八面體 Co3O4表現(xiàn)出最好的電化學活性。
【學位授予單位】：華東師范大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O643.36;TB383.1

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本文編號：2711490