發(fā)布時間：2017-11-18 03:01

  本文關鍵詞：鎳基金屬間化合物的制備及其催化苯乙炔選擇性加氫性能研究

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【摘要】：苯乙炔選擇性加氫精制苯乙烯是一類重要的石油化工反應,Ni基金屬間化合物因其突出的催化加氫性能,引起了研究者的廣泛關注。然而,通過傳統(tǒng)方法合成的Ni基金屬間化合物催化劑,存在粒徑、形貌、結構難于控制,催化劑穩(wěn)定性差等弊端。因此,針對上述問題,本論文基于水滑石(LDHs)獨特的結構特點,采用層狀前體拓撲轉變法制備了系列Ni基金屬間化合物催化劑,其對苯乙炔選擇性加氫制苯乙烯反應顯示出突出的催化性能。通過外源法引入M組份(M=P、 Se、Te、Bi)與Ni基LDHs前體反應,系統(tǒng)調變Ni/M比例及LDHs前體結構拓撲轉變條件,有效調控了NixMy金屬間化合物催化劑的活性位結構；采用多種研究方法(原位表征技術、DFT理論計算方法),揭示了NixMy金屬間化合物催化劑的幾何／電子結構與催化性能的構效關系,認識了NixMy金屬間化合物催化作用機制。本論文工作為Ni基金屬間化合物催化劑的制備及性能強化拓展了新思路,具有一定的理論價值和實際應用前景。本論文的主要研究內容與結果如下：1、Ni_xP_y金屬間化合物結構調控及其對苯乙炔選擇性加氫催化性能研究針對難于進入LDHs層板的非金屬P元素,論文提出以LDHs基高分散Ni納米粒子為前體,外加不同比例紅磷并沉積于其表面,精細控制焙燒還原條件,制備得到系列結構、形貌及組成可控的Ni_xP_y金屬間化合物催化劑(Ni12P5, Ni2P, NiP2)。催化性能評價表明：隨著P/Ni比例的升高,催化劑活性降低,選擇性上升,其中Ni2P/Al2O3樣品表現(xiàn)出來最佳催化性能(活性性98.6%,選擇性88.2%)。進一步通過EXAFS,XPS, in situ FTIR和DFT研究了Ni_xP_y金屬間化合物特定的配位環(huán)境和有序的原子排列,兩種元素在原子水平上相互高分散,電子由Ni偏移到P。Ni_xP_y金屬間化合物這種獨特的幾何和電子結構,影響了反應中間產物的吸附狀態(tài),有效降低了苯乙烯的脫附能,抑制了產物苯乙烯的過加氫,從而顯著提高了苯乙烯的選擇性。2、NiM (M=Se、Te、Bi)金屬間化合物的制備及其對苯乙炔選擇性加氫催化性能研究基于上述工作,采用外源法引入M(M=Se、Te、Bi)組份于LDHs基Ni納米催化劑前體,經層狀前體原位拓撲轉化過程,制備得到系列負載型NiM (NiSe、NiTe、NiBi)金屬間化合物催化劑,并研究了其對苯乙炔選擇性加氫的催化性能,其中NiBi金屬間化合物展現(xiàn)出最佳的苯乙炔催化性能(活性性95%,選擇性85%)。通過系列結構表征表明：上述三種金屬間化合物具有近似的晶體結構及表面Ni與M原子排布。H2-TPR和DFT理論計算表明：由于形成Ni基金屬間化合物的M物種及其電子結構不同,促使活性中心Ni的電荷密度具有明顯差異,影響了Ni活性位對反應物氫的解離、活化能力,從而決定了催化劑的苯乙炔選擇性加氫性能。
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36

【參考文獻】

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1 劉迎新;陳吉祥;張繼炎;;Effects of the Supports on Activity of Supported Nickel Catalysts for Hydrogenation of m-Dinitrobenzene to m-Phenylenediamine[J];Chinese Journal of Chemical Engineering;2007年01期

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本文編號：1198268