羥基磷灰石及其復(fù)合材料負(fù)載型納米金屬催化劑制備、結(jié)構(gòu)和性能的研究.pdf

1、羥基磷灰石作為磷酸鹽礦物質(zhì)，具有不溶于水、離子交換和吸附、表面酸堿可調(diào)、機(jī)械強(qiáng)度大等優(yōu)良性質(zhì)，被廣泛用作催化劑載體。尤其許多堿催化反應(yīng)以及乙醇生產(chǎn)正丁醇人名反應(yīng)，可以通過以羥基磷灰石為載體的催化劑提升反應(yīng)效率。另外，羥基磷灰石結(jié)構(gòu)中的晶格氧可以提高金屬負(fù)載型催化劑的氧化活性。因此，合理調(diào)控羥基磷灰石的微觀結(jié)構(gòu)和表面酸堿性質(zhì)可以大大增強(qiáng)相應(yīng)催化劑的催化性能。
　　本文制備了三種不同形貌的羥基磷灰石負(fù)載金催化劑，實(shí)現(xiàn)了對催化劑酸堿性位

2、的調(diào)變以及金屬的高分散。通過對甲基丙烯醛的氧化酯化性能研究，全面的研究了催化劑的結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。另外，基于鈣離子同源，在羥基磷灰石基礎(chǔ)上進(jìn)行了羥基磷灰石與鈣鋁水滑石的復(fù)合，并制備了堿促進(jìn)的金鈀雙金屬催化劑，應(yīng)用于5-羥甲基糠醛氧化反應(yīng)研究中。
　　（一）利用超聲和溶劑熱法合成了基于針狀、片狀、棒狀三種形貌的羥基磷灰石負(fù)載的金納米催化劑，表征結(jié)果表明小而均勻的金納米顆粒可以緊緊地固定在羥基磷灰石的表面并且部分嵌入在載體中，從而

3、導(dǎo)致金屬與載體之間產(chǎn)生強(qiáng)烈的相互作用和大量的表面缺陷。我們系統(tǒng)的研究了羥基磷灰石的微觀結(jié)構(gòu)對金屬與載體之間的相互作用、表面酸堿特性、表面缺陷、金的電子結(jié)構(gòu)和催化劑的催化性能的影響。在低醇醛比、低反應(yīng)溫度和常壓的溫和條件下，與片狀、棒狀的羥基磷灰石負(fù)載的金納米催化劑相比，針狀催化劑無論是在催化活性方面還是甲基丙烯酸甲酯的選擇性方面均有更好的活性。催化效率高歸因于豐富的酸堿性位之間的協(xié)同效應(yīng)和金納米粒子的高分散性，從而促進(jìn)反應(yīng)的化學(xué)吸附作用

4、和活化作用。為一步氧化酯化生產(chǎn)甲基丙烯酸甲酯的工業(yè)催化劑更新?lián)Q代提供了指導(dǎo)意義。
　?。ǘ┩ㄟ^原位生長方法一步合成了不同鈣磷比的羥基磷灰石和水滑石復(fù)合材料，為了進(jìn)一步提升復(fù)合材料的堿性，在合成中加入了不同含量的鑭元素，并在此基礎(chǔ)上合成了不同系列的復(fù)合材料金鈀雙金屬催化劑。對比了不同系列催化劑的比表面、金鈀納米粒子的分布及電子結(jié)構(gòu)和表面堿性。在5-羥甲基糠醛的氧化反應(yīng)中，篩選了最優(yōu)的催化劑，考察時(shí)間、溫度、壓力、催化劑用量等條件對