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负载型非晶合金催化剂.doc

负载型非晶合金催化剂

有时候还是很想念
2019-04-28 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《负载型非晶合金催化剂doc》,可适用于工程科技领域

目录目录  前言  非晶态合金的研究进展  非晶态合金的特点  非晶态合金催化剂的制备方法  非晶态合金催化剂的表征  非晶态合金催化剂的改性  化学镀技术与理论  化学镀发展简史  以次磷酸盐为还原剂的化学镀NiP合金的基本原理  化学镀镍工艺与研究现状   硝基苯加氢制苯胺的技术研究进展   技术概况   硝基苯加氢制苯胺的生产工艺  硝基苯加氢制苯胺的反应机理   课题研究的目的和意义  实验部分  实验药品及仪器  铁片上化学镀NiMoP工艺配方优化  镀液的基本配方及工艺条件  增重法测镀层的沉积速率  试样的预处理  实验步骤  研究各因素对沉积速率的影响  纳米碳纤维表面化学镀NiMoP  纳米碳纤维的预处理  采用优化后的配方对纳米碳纤维施镀  扫描电子显微镜(SEM)表征  能量色散X射线分析  X射线衍射(XRD)表征  纳米碳纤维负载非晶态合金催化剂用于硝基苯液相加氢的研究  实验仪器与试剂表  实验装置与具体实验步骤  结果与讨论  钼酸钠浓度对镀层沉积速率的影响  温度对沉积速率的影响  硫酸镍对沉积速率的影响  镀NiMoP后纳米碳纤维的扫描电镜(SEM)分析  镀NiMoP后纳米碳纤维的XRD分析  镀NiMoP后纳米碳纤维的能量色散X射线谱(EDS)分析  参考文献  致谢  综述非晶态合金的研究进展非晶态合金作为新型催化材料的研究始于世纪年代初。年Simth等在第七届国际催化会议上发表了非晶态合金用作催化剂的第一篇论文标志着非晶态合金催化剂研究的开始。此后非晶态合金催化剂的研究引起了催化学者的极大兴趣。年VanWonterghem等在《Nature》杂志上报道使用化学还原法制备了超细非晶态合金首次将“超细粒子”与“非晶态”两个概念结合在一起称为“UltrafineAmorphousAlloyParticles”(UFAAP)引起了各国科研工作者的广泛重视和兴趣从而在催化领域获得了很大发展。非晶态合金催化剂在不饱和化合物催化加氢反应中显示出很高的催化活性、产物选择性和加氢性能是一种很有前景的高效环境友好的新型催化材料。在各国科研工作者的不懈努力下近几十年来非晶态合金的应用和制备方法已经取得了很大的进步。年美国加州理工学院Duwez教授首次提出喷枪法将熔融的合金以大约Ks的冷却速度直接制成AuSi非晶态合金标志着非晶态合金制备工艺的重要发展。在我国国内RIPP(石油化工科学研究院)最早对非晶态合金在催化领域的应用进行了研究取得了重大成果并因此在年月在北京召开的全国科学技术大会上荣获国际技术发明一等奖。另外南京大学、复旦大学等一些国内著名院校近几年也展开了相关研究并取得了一定的科研成果。南京大学Chen利用化学还原法成功制备了纳米级的NiB、NiP、NiPB、NiFePB等超细非晶态粒子使比表面积得到提高。复旦大学邓景发等首先对负载型非晶态催化剂进行了研究成功的将NiB和NiP非晶态催化剂负载到SiO上得到了比表面积与通常负载型催化剂相同的非晶态催化剂李同信等利用化学电镀法以硅胶为载体制备了高表面积负载型非晶态NiB催化剂。非晶态合金的特点非晶态合金也称为无定形合金或金属玻璃其微观结构不同于晶态金属之所以引起催化工作者的极大兴趣是因为它具有以下特点:()短程有序、长程无序性。短程有序是指在近邻配位层内呈有序状态通常在几个晶格常数范围内保持短程有序如最近邻原子间距离、配位数相对固定形成一种类似于原子簇的结构。长程无序是指原子在三维空间呈拓扑无序排列即不存在通常晶态合金所存在的晶界位错和偏析等缺陷原子簇的堆积相对随机无序没有明显的规律性。()热力学的亚稳态性。由于非晶态合金的长程无序短程有序结构使其表面自由能比晶态合金高因而处于热力学不稳或亚稳状态在适合的条件下非晶态结构可以完成晶化过程转变为晶态结构。非晶态合金较晶态合金具有很多独特的物理化学性质。非晶态合金具有各向同性不存在通常晶态合金中存在的晶界、堆垛层错和偏析等缺陷催化活性中心可以以单一的形式均匀分布在化学环境中非晶态合金表面高度不饱和、表面能较高具有高浓度的高度配位不饱和位因此对反应分子它具有很强的活化能力和较高的活性中心密度因而其催化活性和选择性一般要优于相应的晶态催化剂非晶态合金可以在很宽的范围内调变其组成从而调变它们的电子结构以此来获得合适的催化活性中心非晶态合金表面的非多孔性使其摆脱了传统的多相催化剂普遍存在的反应物种的内扩散影响表面反应的问题因此在传统的多相催化中存在的扩散限制问题不再影响表面反应。这些独特的特点使非晶态合金催化剂在多相催化中很具有吸引力。此外非晶态合金还具有一般晶态合金所没有的特性如较高的电阻率、透磁率半导及超导特性良好的抗腐蚀能力及抗辐射性能。非晶态合金催化剂的制备方法根据化学组成的不同非晶态合金催化剂主要分为两大类:()金属类金属型主要为VIII族过渡金属类金属如FeB、NiP、NiB等()金属金属型。一般为前过渡金属后过渡金属如NiZr、CuZr、PdZr等。非晶态合金催化剂的制备方法有很多种最常用的方法是熔融骤冷法、化学还原法和电化学法。熔融骤冷法骤冷法,是将一定组成的物料加入高频电炉中使其熔融,然后将熔化的合金通过惰性气体的压力经过熔化炉下部的喷嘴喷到一高速旋转并通有冷却水的铜辊上,快速淬冷并沿铜辊切线抛出,凝固形成带状非晶态合金。骤冷法是利用特殊手段使熔融的合金以足够快的速度(>Ks)急速冷却使合金迅速越过结晶温度而凝固形成非晶态结构。该方法的缺点是:比表面积小表面不均匀而且在制备的过程中表面容易被氧化催化活性小所以使用前须进行表面预处理。化学还原法由于采用骤冷法制备的非晶态合金催化剂比表面积小针对这一缺点科研工作者利用化学还原法制备出了高比表面积的非晶态合金催化剂而且制备的非晶态合金催化剂不受低共熔点的限制不用经过表面预处理就具有很高的催化活性和选择性。化学还原法是在玻璃化温度下将含有类金属的还原剂添加到金属盐溶液中用惰性气体保护并剧烈搅拌逐渐产生黑色沉淀金属离子逐渐被还原为金属多次洗涤后干燥即可得到非晶态超微粒子催化剂。该方法制备的非晶态合金催化剂一般是以水或乙醇溶液做溶剂被还原的金属离子通常是铁、钴、镍、钌、钯等还原剂通常为次磷酸钠或硼氢化钾(钠)反应体系中各组分浓度、类金属的种类与含量、pH值均对制备的非晶态合金催化剂的性质起调控作用。利用化学还原法制备的超微非晶态合金具有表面原子数多、比表面积大和表面能高的优良特点同时非晶态合金短程有序、长程无序所以超微粒子非晶态合金催化剂是一种非常理想的催化材料具有很高的催化活性和选择性。但利用化学还原法制备超细非晶态合金催化剂也有一些缺点:()由于制备的超细非晶态合金催化剂具有高分散性、高表面活性导致其热稳定性差受热易晶化。()制备成本高而且与产物难分离工业应用难度大。()由于制备的催化剂活性很高很容易被氧化而失活使用时需新鲜制备。而若将非晶态合金负载化不仅能降低催化剂的制备成本而且还能大大提高催化剂的热稳定性、改善催化性能为非晶态合金催化剂的工业化提供了一条有效途径。目前很多国内学者利用化学还原法对负载型非晶态合金催化剂的研究取得了一定的成果。他们利用的载体一般为:AlO、SiO、TiO、介孔分子筛(MCM、HMS)、海泡石、碳纳米管、膨润土等。李和兴利用化学还原法合成PdBSiO催化剂并进行了苯加氢催化研究显示了很高的活性马爱增等利用化学还原法制备了负载型NiB非晶态合金催化剂其热稳定性明显高于纯态NiB。南昌大学李凤仪等人进行了大量添加稀土元素的非晶态合金催化剂的研究结果表明稀土元素的添加可以提高非晶态合金催化剂的活性和热稳定性。邓景发等人采用化学还原法制备了负载型NiP、NiB、CoB等非晶态合金催化剂并进行了不饱和烃类加氢研究,与传统的Raney镍相比活性提高了一倍选择性提高了。继续阅读

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