【摘要】：在當(dāng)今人類生產(chǎn)和生活中,催化劑已經(jīng)不僅僅應(yīng)用于傳統(tǒng)的化工生產(chǎn),而在環(huán)境治理、人體機(jī)能調(diào)節(jié)和能量存儲(chǔ)等領(lǐng)域也被廣泛使用。然而隨著社會(huì)不斷進(jìn)步和環(huán)境問題的日益凸顯,開發(fā)價(jià)格低廉、環(huán)境友好的高效綠色催化劑成為相關(guān)研究人員的研究熱點(diǎn)。本論文以來源廣泛、環(huán)境兼容的廉價(jià)生物質(zhì)為原材料,采用綠色合成方法成功制備出多種具有可控結(jié)構(gòu)的碳基催化劑,在加氫反應(yīng)和光降解反應(yīng)中具有較好的催化活性。具體研究內(nèi)容如下：1.以天然棉花為原料,采用常溫浸漬和高溫焙燒兩步法制得負(fù)載型Ni/C催化劑。通過控制初始溶液中Ni2+的濃度和焙燒溫度可以對Ni/C催化劑中Ni載量、Ni顆粒尺寸和分散性等進(jìn)行精細(xì)調(diào)控。將不同制備條件下所得的Ni/C催化劑應(yīng)用于鄰氯硝基苯選擇加氫為鄰氯苯胺的反應(yīng),當(dāng)初始Ni2+濃度為0.1 M,焙燒溫度為400℃時(shí)所制備Ni/C催化劑具有高達(dá)51%的Ni載量,并且負(fù)載Ni顆粒分散度高,尺寸小,分布均一,具有最高的催化活性,在0.5 MPa的低H2壓力下5小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)鄰氯硝基苯的完全轉(zhuǎn)化,并保持90%以上的鄰氯苯胺選擇性。2.以糠醛為前驅(qū)體,采用低溫水熱法和高溫焙燒兩步法制得具有分級結(jié)構(gòu)的嵌入型Ni/C催化劑。通過控制焙燒溫度對Ni/C催化劑的形貌、分級結(jié)構(gòu)及Ni顆粒的尺寸大小和分散性等進(jìn)行精細(xì)調(diào)控。將不同溫度處理下的Ni/C催化劑應(yīng)用于硝基苯類化合物選擇加氫為苯胺類化合物的反應(yīng),在300℃下焙燒得到的Ni/C催化劑具有多孔的內(nèi)部結(jié)構(gòu),較大的比表面積和高分散的小尺寸Ni顆粒,因而具有最高的催化性能和循環(huán)穩(wěn)定性,在2 MPa的H2壓力下2小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)大部分硝基苯類底物的轉(zhuǎn)化和較高的目標(biāo)產(chǎn)物選擇性,并在十次循環(huán)反應(yīng)過程中保持此高效催化性能。3.以木糖為前驅(qū)體,采用低溫水熱和高溫焙燒兩步法制得高分散的碳納米球。在高溫處理過程中碳納米球內(nèi)部有類石墨烯結(jié)構(gòu)的單層碳產(chǎn)生,其含量隨焙燒溫度的升高而增加。將不同溫度下焙燒所得的碳納米球作為非金屬催化劑應(yīng)用于鄰氯硝基苯選擇加氫為鄰氯苯胺的反應(yīng),其催化活性隨焙燒溫度的升高而增加,但都具有100%的鄰氯苯胺選擇性。結(jié)合模擬計(jì)算可以推斷,類石墨烯單層碳是碳納米球催化鄰氯硝基苯選擇加氫反應(yīng)的活性中心：位于類石墨烯單層碳zigzag邊緣上的不飽和C原子具有選擇吸附和拉長鄰氯硝基苯分子中N-O鍵的作用,所以在催化反應(yīng)中碳納米球樣品展現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性和100%的鄰氯苯胺選擇性。4.以糠醛為前驅(qū)體,采用低溫水熱法一步制得具有核殼結(jié)構(gòu)的ZnO@C微米棒復(fù)合物。體系中的糠醛不僅在水熱初期誘導(dǎo)ZnO的成核和生長,而且在ZnO微米棒生成之后聚合成水熱碳沉積于ZnO的表面,此后延長水熱時(shí)間ZnO微米棒的生長停止但表面碳層的厚度不斷增加。將具有不同碳層厚度的ZnO@C微米棒應(yīng)用于紫外光降解有機(jī)污染物的反應(yīng),其光催化活性和光穩(wěn)定性隨碳層厚度的增加而增加,其中ZnO@C-16樣品具有最好的光催化性能,可以在40分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)亞甲基藍(lán)的全部降解,并在5次循環(huán)反應(yīng)后仍保持90%以上的降解率。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O643.36
【圖文】：

遠(yuǎn)不能滿足科學(xué)研究的需要，于是形態(tài)、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和組成更多樣更豐富的新型碳材料逡逑開始被制備出來以滿足不同的應(yīng)用要求。比如２００８年沈陽金屬所的成會(huì)明等人［９］制備了逡逑一種兼具豐富的大孔、中孔和微孔的多級孔道碳材料，如圖１．２所示。并發(fā)現(xiàn)這種不同逡逑孔道相互貫通的碳材料具有非常優(yōu)異的電化學(xué)性質(zhì)，在電化學(xué)器件方面顯示出了非常大逡逑的應(yīng)用潛力。逡逑

本文編號：2737589