介孔材料上低温污染消除和绿色催化氧化反应过程
文献类型：学位论文
| 作者 | 麻春艳 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2010-05-30 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 郝郑平 |
| 关键词 | 节能减排 污染控制 绿色反应 介孔材料 反应机理 energy-saving and pollution-reducing pollution control green-chemistry reactions mesoporous materials reaction mechanism |
| 其他题名 | Studies on green catalytic oxidations and low-temperature elimination of pollutions over mesoporous materials |
| 学位专业 | 分析化学 |
| 中文摘要 | 节能和减排是环境保护领域中两个重要的环节，因此低温的污染消除与绿色化学反应过程就变得尤为重要。论文主要针对乙烯和甲醛气体污染物的完全氧化消除，及在苯甲醇和葡萄糖的选择氧化反应中开发的MOx, Au@M(Si)Ox环境材料，实现了污染的消除和绿色的反应过程，运用了XRD、HRTEM、HADDF-STEM和N2 吸脱附等检测手段综合表征了材料的结构特征和活性晶面，通过TPD 和in-situ IR技术深入探讨了甲醛完全氧化反应和苯甲醇选择氧化反应的机理，得到的主要研究结果和规律性认识如下： 1. 乙烯的低温催化消除 制备了三维立方结构的介孔Co3O4和Au@Co3O4催化材料，选择性的暴露了Co3O4{110}晶面，介孔Co3O4在0 °C条件下可催化氧化30%的50 ppm乙烯。在 介孔Au@Co3O4材料中，纳米金颗粒嵌入或贯穿于介孔载体的孔壁上，为催化反应提供了更多的、稳定的催化活性位。纳米金的负载没有阻塞介孔载体的孔道，有利于反应物和产物的吸附和扩散，在0 °C下即可使76%的乙烯完全氧化生成二氧化碳和水，这是目前文献报道的乙烯完全氧化最高的催化活性，实现了低温下污染物乙烯分子C-C p键和C-C s键的活化和断裂。 2．甲醛的室温催化消除 制备了二维六方、三维立方结构的介孔Co3O4-CeO2和Au@Co3O4-CeO2催化材料，在室温下实现了污染物甲醛完全催化氧化，研究得到了介孔Au@Co3O4-CeO2 催化剂上甲醛的氧化反应机理：首先是甲醛分子与表面氧物种作用生成甲酸，甲酸进一步氧化为碳酸，碳酸分解成二氧化碳和水，反应涉及到C-H键断裂，而C-O s键和C-O p键没被破坏。 3. 苯甲醇选择氧化制苯甲醛 以氧化硅基介孔材料为载体，制备负载型金以及金-钯双金属催化剂，其中嫁接法制备的Au-Pd@SBA-15 催化剂在温和的、无有机溶剂条件下取得良好的催化性能（高的选择性和稳定性）。高分散的贵金属为反应催化活性中心，孔道结构限制了活性相的长大和溶脱。探讨了Au@HMS材料上苯甲醇选择氧化的反应机理，得出Au0和HMS 的表面OH 共同作用过氧物种的生成，而过氧物种被认为促进了苯甲醇选择氧化反应的进行。 4. 葡萄糖选择氧化制葡萄糖酸 研究了不同介孔碳负载的金催化材料，得出碳载体及其制备方法是影响催化活性的主要因素；制备方法相同的条件下，介孔碳的孔径是催化活性的决定性因素。其中以MSU为硬模板，蔗糖为碳源，制得的5.4 nm孔径的介孔碳，其负载的金催化剂在常温常压下实现了葡萄糖高转化率，且产物易分离，催化剂材料可重复使用。 总之，通过对MOx, Au@M(Si)Ox材料的合成、表征、反应过程和机理的研究，实现了乙烯、甲醛分子的低温消除和苯甲醛、葡萄糖酸的绿色合成，为污染减排和绿色化学提供技术与材料基础，显示了合成的新材料有不断增长和广阔的应用前景。 |
| 学科主题 | 纳米材料与减排技术 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-07-25 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/589]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境纳米材料实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 麻春艳. 介孔材料上低温污染消除和绿色催化氧化反应过程[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2010. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。