摘要: 贵金属催化剂是一类重要的催化材料，广泛应用于加氢、氧化及偶联等反应中。分子筛具有较高的热稳定性以及有序的孔道结构，利用分子筛封装贵金属纳米粒子可以提高贵金属纳米粒子的稳定性，同时利用分子筛的微孔孔道可以筛分反应物与产物分子，实现催... 展开 贵金属催化剂是一类重要的催化材料，广泛应用于加氢、氧化及偶联等反应中。分子筛具有较高的热稳定性以及有序的孔道结构，利用分子筛封装贵金属纳米粒子可以提高贵金属纳米粒子的稳定性，同时利用分子筛的微孔孔道可以筛分反应物与产物分子，实现催化反应选择性的控制。此外，分子筛还具有可调变的表面酸碱性，使其在催化反应的过程中能与负载的贵金属起到协同的作用，加速催化反应的进行。因此，研究高性能的分子筛包裹贵金属催化剂的合成方法，具有重要的应用价值。 目前，以无定形干胶作为原料实现分子筛对较小贵金属纳米粒子的原位封装仍是研究的重点和难点。本论文围绕Pt@MFI分子筛的合成以及反应性能展开研究。以负载Pt的无定型二氧化硅材料为前驱体，采用蒸汽辅助转化法（SAC法）在分子筛晶化过程中将Pt纳米粒子原位封装在MFI型分子筛内，成功开发了一种简单、有效的合成Pt@MFI型分子筛方法。主要研究内容如下: 1.将Pt负载在-SH修饰的无定型SiO2球上(Pt@SS)，通过SAC法将Pt@SS转化为包裹Pt纳米粒子的Silicalite-1分子筛(Pt@S-1)。研究其晶化过程发现，Pt通过-SH基团的稳定作用均匀分散在无定型SiO2球上，在分子筛晶化过程中被原位包裹在Silicalite-1分子筛中。合成的Pt@S-1分子筛中，Pt纳米粒子分布均匀，随着Pt负载量从0.06％增加到0.32％，Pt纳米粒子的平均粒径从1.54增加到2.34nm，包裹度由93.8％降至84.9％。经高温(800℃)热处理后，Pt@S-1分子筛上Pt纳米粒子的尺寸以及催化硝基苯加氢的反应活性基本不变，证明具有较高的热稳定性。 2.在Pt@SS制备过程中引入Al源制备了负载Pt的硅铝球(Pt@ASS)，以此为前驱体，通过SAC法将Pt纳米粒子直接封装在ZSM-5分子筛中，合成了硅铝比在30～100之间的Pt@ZSM-5分子筛。结果表明，Pt纳米粒子在ZSM-5分子筛中分布均匀，包裹度均超过了84％。当分子筛硅铝比为30、50和100时，Pt纳米粒子的平均粒径分别为2.15、2.23和2.49nm。经高温(800℃)热处理后，Pt@ZSM-5催化硝基苯加氢的反应活性基本不变，表现出较高的热稳定性。在正己烷重整反应中，Pt@ZSM-5的芳烃和烯烃的总选择性较高，且主要芳烃产物为甲苯和二甲苯，表现出潜在的应用价值。 3.将Pt负载在无定型的氧化硅球上，分别通过减少前驱体硅球中的介孔和将Al源引入到前驱体硅球中，调变载Pt前驱体在蒸汽辅助转化过程中的刻蚀速率和分子筛的晶化速率，使前驱体发挥原位占位作用的同时将Pt纳米粒子原位包裹到分子筛内，合成具有大-介-微孔的多级孔Hier-Pt@S-1和Hier-Pt@ZSM-5分子筛。Pt纳米粒子在多级孔Silicalite-1和ZSM-5分子筛上分布均匀，平均粒径分别为4.20nm和2.19nm，Pt纳米粒子的包裹度分别为77.4％和85.4％。 收起