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碳纳米管负载金属催化剂的制备、表征及其应用的研究

作 者: 赵健勇
导 师: 唐波
学 校: 山东师范大学
专 业: 环境科学
关键词: CNTs 负载 苯甲醇 苯甲醛 催化
分类号: TB383.1
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要


碳纳米管作为一类新奇碳素纳米材料,具有独特的结构和物化性质,作为一种新型碳素催化剂载体或促进剂,较之一些常规载体材料更具特点,自从碳纳米管被发现以后,它便以其优异的物理及化学方面的特性引起人们的关注,应用也更加广泛,如碳纳米管可以作为催化剂的载体。在碳纳米管上修饰金属粒子已经被应用在很多领域如纳米电子器件、气体传感器、多相催化等,碳纳米管上修饰金属粒子现在也有很多方法像电沉积、化学沉积、气相沉积、在超临界的二氧化碳还原等。苯甲醛是医药、染料、香料和树脂工业的重要原料,主要用于制造月桂醛、月桂酸、品绿等。以往工业上生产苯甲醛都是以甲苯为原料,通过甲苯侧链氯化然后水解或甲苯氧化法制得。这些方法对条件要求比较高,环境污染比较严重,转化率和选择性都不是很好,因此发现一种温和条件下,污染少,转化率、选择性高的方法是很有必要的。本文共分三章,具体内容如下:第一章:介绍了碳纳米管独特的结构,不同的合成方法,用不同的处理手段对碳纳米管进行表面处理,在碳纳米管上如何进行化学修饰跟共价修饰,对碳纳米管作为金属催化剂的载体在催化方面的应用进行了总结,重点苯甲醇氧化方面的各项知识。第二章:首先介绍了本试验催化剂载体的选择,活性组分的选取以及各种不同的碳纳米管改性的方法,硝酸处理后的碳纳米管用不同比例的混酸将其分散、打断,金属粒子负载在碳纳米管上以后通过一系列表征手段进行了表征。第三章:以苯甲醇为原料,甲苯和水为溶剂,在不同的条件下,以不同的催化剂来制取苯甲醛,为了得到更高的产率和选择性,我们对反应的各项条件进行了优化。结果发现在加入苯甲醇的量一定的情况下,以Co-Pd负载的碳纳米管为催化剂,Co的担载量为8.2wt%,Co和Pd的配比为1:0.2,反应时间4h,反应温度90oC时,苯甲醛的产率最高,选择性最好。

全文目录


中文摘要  6-8
ABSTRACT  8-10
第一章 文献综述  10-27
  1. 碳纳米管及其研究现状  10-22
    1.1 碳纳米管的结构  10
    1.2 碳纳米管的合成方法  10-11
    1.3 碳纳米管的预处理  11-13
    1.4 碳纳米管的修饰  13-15
    1.5 碳纳米管的金属负载及填充  15-19
    1.6 碳纳米管在催化中的应用  19-22
  2. 苯甲醛的性质、用途和制备方法  22-27
    2.1 苯甲醛的性质和用途  22-23
    2.2 苯甲醛的制备  23-27
第二章 实验方法及催化剂的表征  27-43
  2.1 试验的主要药品及仪器  27
  2.2 催化剂的选择  27-28
    2.2.1 催化载体的选择  27-28
    2.2.2 活性组分的选择  28
  2.3 催化剂的制备  28-30
    2.3.1 碳纳米管的预处理  28-29
    2.3.2 碳纳米管的官能化  29-30
  2.4 实验操作步骤  30-31
  2.5 分析及计算的方法  31-32
    2.5.1 色谱分析条件的确定  31
    2.5.2 产物收率的计算方法  31-32
  2.6 催化剂的表征  32-42
    2.6.1 碳纳米管纯化表征  32
    2.6.2 碳纳米管官能化后的表征  32-35
    2.6.3 碳纳米管负载后的表征  35-42
  2.7 本章小结  42-43
第三章 碳纳米管负载金属Co-Pd 催化剂的应用  43-51
  3.1 实验结果及分析  43-50
    3.1.1 催化剂的用量对催化活性的影响  43-44
    3.1.2 催化剂的种类对催化性能的影响  44-45
    3.1.3 不同Co-Pd 的配比对催化活性的影响  45-46
    3.1.4 不同反应时间对催化活性的影响  46-47
    3.1.5 不同反应温度对催化活性的影响  47-48
    3.1.6 Co 的担载量对催化活性的影响  48-49
    3.1.7 催化剂寿命的考察  49-50
  3.2 本章小结  50-51
参考文献  51-57
作者发表论文及参与的课题  57-58
致谢  58

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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