纳米粒子催化剂及其研究进展
纳米催化剂
纳米催化剂的制备及应用 学院：化工学院专业：化学工程与技术 学生姓名：学号： 摘要：纳米催化剂具有大比表面积、高表面能、高度的光学非线性、特异催化性和光催化性等特性，在一些反应中表现出优良的催化性能。本文简要介绍了纳米催化剂的基本性质，综述了纳米催化剂的制备方法和特性，讨论了纳米催化在化工中的应用，对今后纳米催化材料研究方向进行了展望。 关键词：纳米催化剂制备在化工中的应用发展 近年来，纳米催化剂(Nanometer catalyst--NCs)的相关研究蓬勃发展。NCs 具有比表面积大、表面活性高等特点，显示出许多传统催化剂无法比拟的优异特性；此外，NCs还表现出优良的电催化、磁催化等性能，已被广泛地应用于石油、化工、能源、涂料、生物以及环境保护等许多领域。目前，纳米技术的研究主要向两个方向进行：一是通过新技术减少目前使用的材料如金属氧化物的用量；二是进行新材料的开发，如复合氧化物纳米晶。由于纳米粒子表面积大、表面活性中心多，所以是一种极好的催化材料。将普通的铁、钴、镍、钯、铂等金属催化剂制成纳米微粒，可大大改善催化效果。在石油化工工业采用纳米催化材料，可提高反应器的效率，改善产品结构，提高产品附加值、产率和质量。目前已经将纳米粉材如铂黑、银、氧化铝和氧化铁等直接用于高分子聚合物氧化、还原和合成反应的催化剂。纳米铂黑催化剂可使乙烯的反应温度从600e降至常温。随着世界对环境和能源问题认识的深入，纳米材料在处理污染、降解有毒物质方面有良好光解效果[1]。在润滑油中添加纳米材料可显著提高其润滑性能和承载能力，减少添加剂的用量，提高产品的质量。对纳米催化剂的研究无论理论上还是实际应用上都具有深远的意义。 1纳米催化剂的制备方法 纳米催化剂的制备方法直接影响到其结构、粒径分布和形态，从而影响其催化性能。文献中报道的制备方法多达数10种，本文主要介绍其中常用的几种。1.1溶胶-凝胶法 溶胶-凝胶法是指金属有机或无机化合物经过溶胶-凝胶化和热处理形成氧化物或其他固体化合物的方法。其过程是：用液体化学试剂（或粉状试剂溶于溶剂中）或溶胶为原料，而不是传统的粉状物为反应物，在液体中混合均匀并进行反
纳米载体的限域效应对催化性能影响机制的研究进展
纳米载体的限域效应对催化性能影响机制的研 究进展 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
纳米载体的限域效应对催化性能影响机制的研究进展自上世纪末以来, 纳米科学和技术有了长足的进展，其中纳米材料的一个重要特性是，将体系的尺寸减小到一个特定的范围(如 1~100 nm)时，在不添加任何其他组分的情况下，纳米体系的电子结构会发生变化。量子力学已经证明，大量原子组成的固体材料的价电子为连续的“能带”，当这类体相材料在某一方向上被缩小，特别是缩小到纳米尺度时，电子在该方向的运动就受到空间的束缚和限域，这种限域效应将会改变电子运动特性、导致体系电子结构特别是价电子结构的改变，从而可能会产生量子突变。这种体系尺寸对电子特性的调变为催化剂的催化特性进行调控提供了一种很好的途径[1]。. 近几年，部分研究团队在利用纳米材料的限域效应对催化剂的改性以及催化过程的研究等方面开展了创新性的研究工作，并且大量具有影响力的研究报道和文章被发表出来，其中中国科学院大连化学物理所包信和院士团队在这方面的工作开展的较早也很突出。该团队在铂金属颗粒表面加载了过渡金属氧化物，制备出了具有界面限域效应的TMO/Pt非均相逆催化剂（Oxide-on-Metal Inverse Catalysts），利用界面限域效应对催化体系结构和电子特性的影响作用，改善了在催化过程（特别是在催化氧化反应）中传统非均相催化剂容易出现的催化活性中心的失活以及催化功能的失效等问题[2]。 图1两种金属催化体系的结构示意图 (A)传统的氧化物作为载体的金属催化体系(Oxide supported metal system) 和 (B)过渡金属纳米氧化物倒载型催化体系(oxide-on-metal system)
纳米催化剂
纳米催化剂
纳米催化剂进展 中国地质大学，材化学院，武汉430000 摘要：简要介绍了纳米催化剂的基本性质、其相对于其他催化剂的优势，并较详细地介绍了纳米催化剂类型、部分应用以及相对应类型催化剂例子的介绍，以及常见的制备方法及其表征手段，最后介绍了部分国内和国外纳米催化剂的应用，并对其发展方向进行一定的预测。 关键词：纳米催化剂应用制备催化活性进展 近年来, 纳米科学与技术的发展已广泛地渗透到催化研究领域, 其中最典型的 实例就是纳米催化剂(nanocatalysts—NCs)的出现及与其相关研究的蓬勃发展。NCs具有比表面积大、表面活性高等特点, 显示出许多传统催化剂无法比拟的优异特性；此外, NCs还表现出优良的电催化、磁催化等性能,已被广泛地应用于石油、化工、能源、涂料、生物以及环境保护等许多领域。本文主要就近年来NCs 的研究进展进行了综述。 1.纳米催化剂的性质 1.1表面效应 通常所用的参数是颗粒尺寸、比表面积、孔径尺寸及其分布等，有研究表明，当微粒粒径由10nm减小到1nm时, 表面原子数将从20%增加到90%。这不仅使得表面原子的配位数严重不足、出现不饱和键以及表面缺陷增加, 同时还会引起表面张力增大, 使表面原子稳定性降低, 极易结合其它原子来降低表面张力。此外,Perez等认为NCs的表面效应取决于其特殊的16种表面位置, 这些位置对外来吸附质的作用不同, 从而产生不同的吸附态, 显示出不同的催化活性。 1.2体积效应 体积效应是指当纳米颗粒的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或比其更小时, 晶态材 料周期性的边界条件被破坏, 非晶态纳米颗粒的表面附近原子密度减小, 使得其在光、电、声、力、热、磁、内压、化学活性和催化活性等方面都较普通颗粒相发生很大变化,如纳米级胶态金属的催化速率就比常规金属的催化速率提高了100倍。 1.3量子尺寸效应 当纳米颗粒尺寸下降到一定值时, 费米能级附近的电子能级将由准连续态分裂为分立能级, 此时处于分立能级中的电子的波动性可使纳米颗粒具有较突出的光学非线性、特异催化
金属纳米材料研究进展
金属纳米材料研究进展 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】
高等物理化学 学生姓名：聂荣健 学号：…………….. 学院：化工学院 专业：应用化学 指导教师：…………. 金属氧化物纳米材料研究进展 应用化学专业聂荣健学号：……指导老师：…… 摘要:综述了近年来金属氧化物纳米材料水热合成方法的研究进展，简要阐述了金属氧化物纳米材料的应用，对其今后的研究发展方向进行了展望。 关键词:纳米材料水热合成金属氧化物 Research progress of metal oxide nanomaterials Name Rongjian Nie Abstract: This article reviews the recent progress in hydrothermal synthesis of metal oxide nanomaterials. The application progress of metal oxide nanomaterials is briefly describrd．The future research directions are prospected. Keywords: nanomaterials; hydrothermal; metal oxides ; 引言 纳米材料是纳米科学中的一个重要的研究发展方向，近年来已在许多科学领域引起了广泛的重视，成为材料科学研究的热点。作为纳米材料的一个方面，金属氧化物纳米材料在现代工业、国防和高技术发展中充当着重要的角色。 1.纳米材料简介 纳米材料概述
钯纳米催化剂的制备及催化性能研究
摘要 本文以聚苯乙烯-丙烯腈(P(S-AN))为载体，合成了负载型加氢催化剂，再利用电纺丝技术对高分子负载PdCl2催化剂进行纳米化，制备负载型纳米催化剂，并对所制备的催化剂进行了TEM、SEM、XPS、IR等表征。实验还研究了不同外界条件下制备的催化剂对1-辛烯催化加氢的效果，测试表明： 关键词：纳米催化剂，负载催化剂，静电纺丝，氢化
Abstract A series of hydrogenation catalysts supported by polystyrene-acrylonitrile, polyvinylpyrrolidone and Al2O3 were synthesized, then the supported nano-catalyst was prepared by means of the nano-treatment of polymer-supported PdCl2catalyst using elestrospinning. The catalysts were characterized by IR , UV , SEM , XPS and TG.. In the paper, the dependence of the diameter of nanofiber with voltage , receiving range , solvent concentration was also investigated respectively. The catalystic hydrogenation results of 1-hexene showed that the hydrogenation rate of P(S-AN)/PdCl2 nano-catalyst based on electrospinning was 4.7 times of the Al2O3/PdCl2catalyst(PdCl2mass percentage is 9.4%). Keywords：nano-catalyst, polymer supported catalyst, electrospinning, hydrogenation,
氧化物载体负载纳米钯金属催化剂的制备方法
氧化物载体负载纳米钯金属催化剂的制备方法 2016-11-02 13:52来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部 纳米钯金属催化剂的制备方法 纳米贵金属催化剂正逐渐成为高效催化剂的典型代表和催化剂研宄的热点。然而由于纳米颗粒极大的比表面积，使其非常的不稳定，极易发生团聚失活。同时在催化反应中，由于各种复杂的反应状况，催化剂颗粒也会发生团聚失活并伴有不同程度的流失。这些问题严重限制了纳米催化剂的制备和应用，因此制备稳定的（反应过程中）纳米催化剂显得尤为重要。纳米颗粒负载在固体载体上是最常用的，也是最有效的制备稳定的催化剂。近来，人们的研宄主要集中与纳米颗粒固载在金属氧化物上。主要的金属有氧化硅，氧化铝，氧化钛，氧化锆等。纳米钯金属催化剂在催化氢化、氧化、C-X耦合反应等领域具有重要的应用前景。 Copelin在欧洲专利中EP0009802中公开了一种Pd/Si02催化剂 及蒽醌法制备双氧水的方法，在该过程中钯催化剂比较稳定，可能由于钯催化剂一般都是以钯氧化物的形式存在，有效防止了催化剂的失活。Semagina等将Pd纳米颗粒置于聚环氧乙烷和聚乙烯基吡啶的嵌段共聚胶束的核心中，然后将该共聚物负载在Al 2O3上。该催化剂对丁炔二醇的选择性还原有极高的活性，可以回收使用多次，可见催化剂被很好的保护在胶束中（N.Semagina，et al Appl.
Catal.A:Gen. 2005, 280, 141-147)。Das 等在 MCM-41 中固载了单一分散的 Pd 纳米颗粒，颗粒在常温下还原得到，但是却表现出优异的稳定性。催化剂在500°C烧结后，纳米颗粒由2. 8nm仅增加到3. 4nm。该催化剂用于Suzuki反应，ICP测试分析表明滤液中只有6ppb 的Pd (D. D. Das, et al, J. Catal.，2007, 246, 60-65. 33)。这些纳米钯催化剂的制备方法可以获得高活性的纳米金属催化剂，但大多过程复杂，不利于大规模生产。 纳米钯金属催化剂的技术方案：将功能助剂与载体进行接枝，助剂会与金属钯发生配位作用，从而有利于过渡金属颗粒的生成、分散与稳定。在功能助剂的帮 助下，加入的金属钯化合物可以很快被载体从金属钯化合物溶液中捕获，集中到载体表面。随后加入还原剂硼氢化钠、水合肼，或在高温下通入氢气均可以还原得到纳米金属钯颗粒。最后利用包埋剂将金属钯颗粒进行分隔包覆，这样有利于催化剂在反应过程中的稳定，防止金属钯颗粒在反应过程中聚集和流失。本方法的技术特征在于的载体功能化接枝，以及纳米金属催化剂的分隔包覆，其技术效果表现为功能助剂的接枝作用有利于纳米钯金属颗粒的形成和分散，包埋剂能够使钯纳米颗粒催化剂的使用过程当中，增强催化剂的稳定性，有利于催化剂的回收，以便于重复使用。此催化剂制备方法简单方便，且原料便宜易得，适合进行工业化生产。
纳米钯催化剂的催化应用
纳米钯催化剂的催化应用 摘要：介绍了纳米钯催化剂以及钯金属在工业生产中起着不可或缺的作用，详细说明了纳米钯催化剂对Heck 反应的影响以及纳米钯催化剂的电催化氧化还有纳米钯催化的Suzuki 偶联反应，简要说明了纳米钯催化芳卤羰化反应等。展望了纳米钯催化剂在工业生产中存在的一些问题并提出相关建议。 关键词：钯，催化剂，纳米，催化应用 1：前言 催化是现代社会生产生活的基础之一，大到化石能源的开发利用，小到食品工业的加氢重整，催化已经影响了人类生活的方方面面。催化的重要性毋庸赘言，因此科学工作者对催化过程的研究以及对催化本质的探求从未停歇。早在19世纪，催化反应的吸附理论和中间体等概念就已提出。 20世纪中叶，真空技术的发展拉开了现代表面化学的序幕，科学家成功地给出了在真空条件下化学反应如何在催化剂表面发生的细节。近半个世纪以来，纳米科技的高速发展对异相催化的研究产生了诸多积极影响，“纳米催化”或“纳米催化剂”等新名词得到了科学界的广泛关注。 应当指出，纳米催化并非有别于传统催化的新兴领域，因为大多数传统工业催化剂的尺寸本身就是纳米级的，正如人们所说，“催化天生是纳米的”。但不可否认，正是在纳米材料合成技术日臻成熟以及表征手段不断丰富的基础上，科学家才逐渐认识到催化剂活性、选择性、稳定性与催化剂的尺寸、形貌、组成、元素空间分布等因素的关系，为我们从分子水平上认识催化剂的构效关系提供了可能，同时也为催化剂的设计奠定了基础。因此，纳米催化作为一门古老又年轻的学科，具有重要的科学研究价值和工业应用前景。 VIII族元素钯位于元素周期表第四周期，价层电子构型为4d105s0。钯纳米催化剂广泛用于石油化工、汽车尾气处理、燃料电池等领域。钯在地壳中含量稀少，因此价格昂贵，我国的钯、铂金属资源更加稀缺，主要分布在云南、甘肃两省。如何提高贵金属钯、铂催化剂的活性、选择性以及稳定性对于我国稀有资源的高效利用和国民经济的发展具有重要的意义。 纳米尺度的钯主要用于汽车尾气处理，消耗量约占全球开采总量的一半。汽车尾气所含的污染物包括一氧化碳、氮氧化合物、碳氢化合物等，这些气体可引发酸雨、破坏臭氧层以及造成烟雾。尾气排出前会通过触媒转换器，经由Pt-Rh-Pd 组成的三元催化剂，转化为对环境低害的二氧化碳、氮气、水蒸气，转化率高达90%。钯纳米催化剂在石油炼制工业中也有重要应用。在原油精制过程中钯催化剂用于石油的加氢裂化过程。 纳米材料和纳米技术在石油和化学工业中有广泛的应用前景,特别是在催化领域具有巨大的潜力,而在我国目前对纳米技术的研究开发还仅仅开始纳米材料用作催化剂或催化剂载体,既具有高活性,高选择性,又有简单的制备工艺,不污染环境,可大量节省贵金属用量,降低生产成本,提高生产效益,可获取显著的收益。建议政府和企业家们给以财力、物力的支持和合作,尽快克服制约因素,使其实现产业化和市场化,使传统的化学工业重新焕发青春。 2：研究现状 2.1纳米钯催化剂对Heck 反应的影响
纳米光催化剂研究现状与展望
年月纳米光催化剂研究现状与展望 马成乡 太原学院山西太原030032 摘要：随着水污染环境问题的日益严重，纳米光催化剂的研究也逐渐的开展起来。本文在分析影响纳米光催化剂性能因素的基础上，探讨了纳米光催化剂的研究现状，并对该材料的发展进行了相关探讨。 关键词：纳米光催化剂；影响因素；研究现状 随着我们国家经济的不断发展，生态环境的污染呈现出不断恶化的趋势，各种环境污染事件开始被社会媒体广泛的暴露出来。在种类比较多的环境污染物中，有机物的比例占到了50%以上。其中天然有机物对环境水体的污染比较小，大多数人工有机物对水体环境的污染程度较大。光催化技术与其他治理环境污染的技术相比，并不需要进行二次净化处理，而且这种纳米光催化剂可以循环使用。 一、影响纳米光催化剂的因素研究 影响纳米光催化剂的性能的因素主要体现在以下几个方面：1.催化剂的晶体结构：通常用作光催化剂的TiO 2具有两种晶体结构，分别为锐钦矿型和金红石型。有的研究结构表明，如果在锐钦矿型的晶体上进行金红石型晶体的生产，能够有效的促进锐钦矿型晶体多污染物的吸收。2.纳米催化剂粒径的影响：催化剂粒径的大小对其催化性能具有着比较重要的影响。很多研究结果表明，随着催化剂粒径的降低，光谱能够响应的范围也就越来越广。尤其当光催化剂离子达到纳米级别时，将会具有更高的氧化还原能力。但是随着纳米粒径的进一步减小，光的载流子在表面符合的概率会进一步增加，也就意味着光催化剂性能的下降。3.比表面积的影响：在反应物质比较充足的情况下，表面积越大，催化剂的活性也就越高；另外催化剂表面的活性中心是并不稳定的。 在反应体系与催化剂的反应条件方面主要影响因素表现在以下几个方面：1.反应的温度：一般来说温度对于光子的表面迁移和吸附以及解吸并不会产生比较明显的影响，所以在某种程度上问对对光催化反应的影响比较小。光催化剂在光的作用下进行各类有机物的催化反应过程时，反应速率与温度比较符合阿伦尼乌斯方程的描述。2.溶液PH 值得影响：溶液的PH 值对半导体的能带分布和表面的性质具有较高的影响。徐成杰等人在研究TiO2在降解有机物的过程中发现，当溶液的PH 值为7时，其降解的效率达到最低。3.光强度的影响：当环境中光的强度较低时，降解速率与光照强度程线性关系；中等光照强度，两者呈现平方根线性关系；当进一步增加光照强度时，催化速率的增加并不明显。 二、纳米光催化的掺杂改性以及复合半导体纳米催化剂的研究 当前纳米的光催化性能研究主要集中在TiO 2的光催化剂掺杂改性研究。在很多学者的研究之中，为了进一步减少自由电子与空穴相互复合的概率，可以在二氧化钛中掺杂少量的稀土离子。非金属离子的掺杂可以使得辐射光谱的范围进一步增强，进而可以提高可见光的利用效率。最近十年以来，双组份甚至是多组分掺杂已经成为纳米光催化剂TiO 2改性研究的热点。美国华盛顿大学的S AKATania 等学者采用溶胶凝胶法制备了La-N-TiO 2光催化剂，ES R 实验研究表明，这种经过掺杂改性的催化剂在500-678nm 光源的照耀下，对于乙醛的降解具有优异的效果。 最近几年以来半导体复合光催化剂的研究引起了学者的广泛注意。从本质上来说，半导体复合就是指一种物质粒子对另外一种物质粒子的修饰。目前的研究结果表明复合半导体比单一半导体具有更好的光催化效果。Tang 等人制备了CaIn 2O 4复合半导体，在亚甲基蓝120min 的脱色实验内，其脱色率可以达到96%。T ony 等人研制除了Fe 2O 3-S nO 2、CuO-SnO 2等类型的复合纳米半导体光催化剂。 三、展望 纳米光催化剂对当前环境问题的解决提供了比较合理的方案，但是目前环境中的光催化剂研究还停留在实验室阶段，并没有得到广泛的应用。目前影响纳米光催化性能的因素主要包括了催化剂的晶体结构、比表面积、反应温度、PH 值等因素；其次对纳米光催化的掺杂改性以及复合半导体纳米催化剂的研究现状进行了一定的分析，指出在以后的污水处理方面，应该设计比较简单的工艺组合反应来处理废水中的污染物，使得纳米光催化剂能够真正的从实验室走向社会。 参考文献： [1]GuoX.,Yang J.,Deng Y.et.al Hydrothermal synthesis and photoluminescence of hierarchic al lead tungstate superstructures re f f ects of reaction temperature and surf actanats[J].European Journalof Inorganic Chemistry,2013,2010(11):1736-1742. [2]SeguraPA,Frane oisM,Ga gnonC,etal.Reviewof theoeeurreneeo f anti-inf eetivesin contaminatedwastew atersandnatUr alanddrinkingw a ters[J].EnvironHealthpersP,2012,117(5):675-684. 管理创新 2014129
纳米催化剂的介绍及其制备
纳米催化剂的介绍及其制备 --工业催化剂小论文 姓名:蒋应战 班级:化工091 学号:0806044111(32号) 指导老师:宫惠峰老师 学校:邢台职业技术学院
目录 1.纳米材料作催化剂的特点 (2) 2.纳米催化剂制备……………………………….. ..2-3 3.微乳液法制备纳米催化剂………………………...4-9 4.纳米粒子催化剂的应用 (10) 5.纳米催化剂的展望................................. . (11) 参考文献................................. . .. (11)
纳米催化剂的介绍及其制备 纳米材料是指颗粒尺寸为纳米量级(1nm～l00nm)的超细粒子材料。纳米技术是当前材料学中研究的前沿和热点，纳米粒子具有比表面积大、表面晶格缺陷多，表面能高的特性，在一些反应中表现出优良的催化性能。纳米催化剂的制备已成为催化剂制备学科中的一个热点。纳米催化剂相对常规尺寸的催化剂具有更高的表面原子比和比表面积，其催化活性和选择性大大高于传统催化剂，可作为新型材料应用于化工中。 1. 纳米材料作催化剂的特点 工业生产中的催化剂应具有表面积大,稳定性好,活性高等优点。而纳米材料恰恰满足这些特点。采用纳米材料制备的催化剂比常规催化剂的催化效率选择性更高。例如,利用纳米材料可用作加氢催化剂,粒经小于0.3ｎｍ的镍和铜—锌合金的纳米材料的催化效率比常规镍催化剂高10倍。又如纳米稀土氧化物/氧化锌可作为二氧化碳选择性氧化乙烷制乙烯的催化剂,用这种纳米催化剂,乙烷和二氧化碳反应可高选择性地转化为乙烯,乙烷转化率可达60%,乙烯选择性可达90%。 1.1 纳米催化剂的表面与界面效应 纳米催化剂颗粒尺寸小,位于表面的原子占的体积分数很大,产生了相当大的表面能,随着纳米粒子尺寸的减少,比表面积急剧加大,表面原子数及所占的比例迅速增大。例如,某纳米粒子粒径为5ｎｍ时,比表面积为180/ｇ,表面原子所占比例为50%,粒径为2ｎｍ时,比表面积为450/ｇ,表面原子所占比例为80%,由于表面原子数增多,比表面积大,原子配位数不足,存在不饱和键,导致纳米颗粒表面存在许多缺陷,使其具有很高的活性,容易吸附其它原子而发生化学反应。这种表面原子的活性不但引起纳米粒子表面输送和构型的变化,同时也引起表面电子自旋、构象、电子能谱的变化。 1.2纳米催化剂的量子尺寸效应 当粒子的尺寸降到(1～10)ｎｍ时,电子能级由准连续变为离散能级,半导体纳米粒子存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级,能隙变宽,此现象即量子尺寸效应,量子尺寸效应会导致能带蓝移,并有十分明显的禁带变宽现象,使得电子/空穴具有更强的氧化电位,从而提高了纳米半导体催化剂的光催化效率。 1..3纳米粒子宏观量子隧道效应 量子隧道效应是从量子力学观点出发,解释粒子能穿越比总能量高的势垒的一种微观现象。近年来发现,微颗粒的磁化强度和量子相干器的磁通量等一些宏观量也具有隧道效应,即宏观量子隧道效应。研究纳米这一特性,对发展微电子学器件将具有重要的理论和实践意义。 2. 纳米催化剂制备 目前制备纳米材料微粒的方法有很多，但无论采用何种方法，制备的纳米粒子必须符合下列要求：a.表面光洁；b.粒子形状、粒径及粒度分布可控；c.粒子不易团聚、易于收集；d.包产出率高。
纳米催化剂简介
纳米催化剂简介 摘要 催化剂的作用主要可归结为三个方面：一是提高反应速度，增加反应效率；二是决定反应路径，有优良的选择性，例如只进行氢化、脱氢反应，不发生氢化分解和脱水反应；三是降低反应温度。纳米粒子作为催化剂必须满足上述的条件。近年来科学工作者在纳米微粒催化剂的研究方面已取得一些结果，显示了纳米粒子催化剂的优越性。 纳米微粒由于尺寸小，表面所占的体积百分数大，表面的键态和电子态与颗粒内部不同，表面原子配位不全等导致表面的活性位置增加，这就使它具备了作为催化剂的基本条件。最近，关于纳米微粒表面形态的研究指出，随着粒径的减小，表面光滑程度变差，形成了凸凹不平的原子台阶，这就增加了化学反应的接触面。有人预计超微粒子催化剂在下一世纪很可能成为催化反应的主要角色。尽管纳米级的催化剂还主要处于实验室阶段，尚未在工业上得到广泛的应用，但是它的应用前途方兴未艾。 关键词：性质，制备，典型催化剂，表征技术，应用，
目录 绪论-----------------------------------------------------------1 1. 纳米催化剂性质----------------------------------------------1 1.1 纳米催化剂的表面效应-------------------------------------1 1.2 体积效应-------------------------------------------------1 1.3 量子尺寸效应---------------------------------------------1 2. 纳米催化剂的制备--------------------------------------------2 2.1 溶胶凝胶法-----------------------------------------------2 2.2 浸渍法---------------------------------------------------2 2.3 沉淀法---------------------------------------------------3 2.4 微乳液法-------------------------------------------------3 2.5 离子交换法-----------------------------------------------3 2.6 水解法---------------------------------------------------3 2.7 等离子体法----------------------------------------------3 2.8 微波合成法-----------------------------------------------4 2.9 纳米材料制备耦合技术-------------------------------------4 3. 几种典型催化剂----------------------------------------------4 3.1 纳米金属粒子催化剂---------------------------------------4 3.2 纳米金属氧化物催化剂-------------------------------------5 3.3 纳米半导体粒子的光催化-----------------------------------5 3.4 纳米固载杂多酸盐催化剂-----------------------------------5 3.5 纳米固体超强酸催化剂-------------------------------------6 3.6 纳米复合固体超强酸催化剂---------------------------------6 3.7 磁性纳米固体酸催化剂-------------------------------------6 3.8 碳纳米管催化剂-------------------------------------------7 3.9 其它纳米催化剂-------------------------------------------7 4. 纳米催化剂表征技术------------------------------------------7
钯催化剂能快速处理三氯乙烯
钯催化剂能快速处理三氯乙烯 2016-05-05 12:57来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部 钯催化剂降解三氯乙烯示意图 三氯乙烯(TCE)是C2有机氯溶剂中溶解力最强的一种，是最佳的金属脱脂洗剂，主要用于彩电、电冰箱、汽车、空调、精密机械、微电子等行业作金属部件、电子元件的清洗剂，其主要优点是脱脂彻底。用在化工原料上可生产氯乙酸、二氯乙酰氯、八氯二丙醚、六氯乙烷等产品，还可以用作溶剂和萃取剂，在农药和医药行业也有一定用途。 TCE分子中的碳—氯键非常稳定，这在工业上很有用，但却对环境不利。TCE属中等毒性，可经呼吸道、消化道、皮肤吸收。短时间大量吸收可引起急性中毒，表现为头痛、头晕、嗜睡、恶心、呕吐、四肢无力等症状。TCE广泛用作脱脂剂和溶剂，已经有许多地区污染了地下水。在美国环保署有毒废弃物堆场污染清除基金国家优先项目列表中，超过一半废品堆场发现含有TCE，单是清除地下水中TCE 的成本估计要超过50亿美元。 近期美国莱斯大学和中国南开大学科学家合作，首次对6种钯基和铁基催化剂清除致癌物三氯乙烯（TCE）的能力进行了对比测试，发现钯破坏TCE的能力比铁要快得多，甚至高出铁粉10亿倍。研究人员指出，对于开展大规模TCE催化治理实验来说，这一发现有助人们从成本和效率两方面综合考虑，实现成本最优化。 “要打破碳—氯化学键非常困难，而处理TCE要求只打破某些键而不是所有碳—氯键，否则可能带来更危险的副产物如氯乙烯。这是个大难题。”论文作者之一、莱斯大学化学与生物分子工程教授迈克尔·翁说，“通行方法是不破坏这些键，而用气体或碳吸收方法物理性除去污染地下水中的TCE。这些方法容易实施却成本很高。”后来人们发现纯铁和纯钯能将TCE转变为无毒物质，以往的金属降解TCE是让其在水中发生腐蚀作用，但可能产生氯乙烯；后来人们用金属作催化剂来促进碳—氯键断裂，其本身并不与TCE反应。因为铁比钯要廉价得多，更容易操作，因此行业内已普遍用铁来除去TCE，钯只在实验室中使用。 迈克尔·翁和曾在莱斯大学做访问学者的中国南开大学李淑景（音译）等人对6种铁基和钯基催化剂进行了一系列实验，包括两种铁纳米粒子、两种钯纳米粒子，其中就有研究小组2005年开发的用于TCE治理的金—钯纳米粒子催化剂、铁粉和氧化钯铝粉末。 他们测试了6种催化剂分解掉含TCE的水溶液中90%的TCE所需时间。结果是，钯催化剂只花了不到15分钟，两种铁纳米粒子超过25小时，而铁粉则超过
生活中的催化剂
生活中的催化剂——纳米催化剂 学院：数学与计算科学 专业：信息与计算科学 姓名：刘威 学号：1307020114 班级：临班436 指导老师：陈丽娟 【摘要】催化化学在国民经济中具有十分重要的意义。催化剂的改进或性能上的突破，会使催化剂的转化率、选择性得到大大提高。从而大幅度提高设备生产能力和产品质量，带来巨大的经济效益。催化剂的作用是降低该活化能，使之在相对不苛刻的环境下发生化学反应。催化剂改变反应速率，是由于改变了反应途径，降低了反应的活化能。近年来，纳米科学与技术的发展已广泛地渗透到催化研究领域，其中最典型的实例就是纳米催化剂的出现及与其相关研究的蓬勃发展。纳米材料催化剂具有独特的晶体结构及表面特性。纳米催化剂具有比表面积大、表面活性高等特点，显示出许多传统催化剂无法比拟的优异特性；此外，纳米催化剂还表现出优良的电催化、磁催化等性能。 当今社会，纳米技术的研究主要向两个方向进行：一是通过新技术减少目前使用的材料如金属氧化物的用量；二是进行新材料的开发，如复合氧化物纳米晶。由于纳米粒子表面积大、表面活性中心多，所以是一种极好的催化材料。将普通的铁、钴、镍、钯、铂等金属催化剂制成纳米微粒，可大大改善催化效果。在石油化工工业采用纳米催化材料，可提高反应器的效率，改善产品结构，提高产品附加值、产率和质量。目前已经将纳米粉材如铂黑、银、氧化铝和氧化铁等直接用于高分子聚合物氧化、还原和合成反应的催化剂。纳米铂黑催化剂可使乙烯的反应温度从600e降至常温。随着世界对环境和能源问题认识的深入，纳米材料在处理污染、降解有毒物质方面有良好光解效果。在润滑油中添加纳米材料可显著提高其润滑性能和承载能力，减少添加剂的用量，提高产品的质量。对纳米催化剂的研究无论理论上还是实际应用上都具有深远的意义。 一、纳米材料催化剂的特点。 纳米催化剂具有表面积大、稳定性好、活性高等优点。有研究表明,当微粒粒径由10 nm减小到1 nm 时,表面原子数将从20% 增加到90%。这不仅使得表面原子的配位数严重不足、出现不饱和键以及表面缺陷增加, 同时还会引起表面张力增大，使表面原子稳定性降低，极易结合其它原子来降低表面张力。此外，NCs的表面效应取决于其特殊的16种表面位置，这些位置对外来吸附质的作用不同,从而产生不同的吸附态, 显示出不同的催化活性。 体积效应是指当纳米颗粒的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或比其更小时,晶态材料周期性的边界条件被破坏, 非晶态纳米颗粒的表面附近原子密度
铂钯双金属纳米催化剂的催化活性
第25卷第1期 中南民族大学学报(自然科学版) Vol.25No.1 2006年3月 Jour nal of South-Central U nivers ity for Nationalities(Nat.Sci.Edition) Mar.2006 a铂钯双金属纳米催化剂的催化活性 王 然 何宝林* [马来]刘光荣 盘荣俊 (中南民族大学化学与材料科学学院催化材料科学湖北省重点实验室,武汉430074) 摘 要 由聚合物稳定的铂纳米催化剂对环己烯催化加氢反应具有较高的催化活性,在铂纳米催化剂中引入第二金属元素钯,即在纳米铂颗粒上包裹一层钯,形成具有球壳结构Pt-Pd双金属催化剂,随引入钯的量不同,其催化能力的大小发生了变化,而且调节反应溶液的pH值,催化能力也发生变化. 关键词 钯铂催化剂;环己烯;催化氢化;pH值 中图分类号 TB383 文献标识码 A 文章编号 1672-4321(2006)01-0001-04 Investigation of Catalytic Activity of Pt/Pd Nanobimetallic Catalyst Wang Ran H e Ba olin [Malaysia]Liew Kongrong Pa n Rongjun Abstr act P olymer stabilized platinum nano-size cat alyst has relatively high hydr ogenation activit y.Intr oduction of a second metal,palladium,to for m a cor e shell str ucture with P d as the shell and Pt as the cor e,enhances the catalytic activit y substantially.The enhancement var ies with t he amount of Pd introduced.Changes in pH was also found t o have significant effects on t he cata lytic activity. Keywor ds P d/Pt bim et al cata lyst;cyclohexene;catalytichydr ogenation;pH Wa ng Ran Master′s Candidate,Key laborat or y for Cat alysis and Mater ial Science of Hubei Pr ovince,College of Chemistr y and M aterial Science,SCUF N,Wuhan430074,China 在室温常压条件下铂族贵金属纳米催化剂对各种小分子底物的催化氢化具有很高的催化能力和选择性[1～4],所以铂族贵金属在催化领域引起了科学界浓厚的研究兴趣.近年来,聚合物稳定的2种或2种以上金属元素组成均相多金属催化剂的研究引起了很多关注,可能是双金属催化剂具有一些比单金属催化剂优异的性能,例如,提高反应速率、选择性以及新的反应类型[5,6],还可以为研究不同合金的形成提供模型,而且其本身有特殊的组成结构[7].在本文中,主要探索了在有PVP稳定的单金属催化剂Pt 纳米颗粒表面引入第二元素Pd形成Pt-Pd双金属纳米催化剂后,催化性能的变化、催化活性与pH值的关系. 1 实验部分 1.1 催化剂的制备 1.1.1 单金属铂纳米催化剂的制备 本文催化剂采用化学醇还原来制备,甲醇为还原剂,聚乙烯吡咯烷酮PVP(K30)为稳定剂[8].过程如下:在250mL的圆底烧瓶里,将0.555g(即5 mmol单体)PV P和0.065g0.125mmol H2PtCl6?H2O溶于由65mL甲醇、75mL H2O组成的混合溶剂中,在磁力搅拌下回流180min得到清澈色泽棕黑的Pt纳米胶体,在反应过程中滴加10mL0.1 mol/L氢氧化钠甲醇溶液. 1.1.2 Pt/Pd双金属纳米催化剂的制备 双金属纳米催化剂的制备方法与单金属制备方法类似,本文以Pt纳米颗粒为晶种再还原Pd,以PVP-Pt0.5sPd0.5为例(0.5表示晶种纳米Pt用量为1.1.1中Pt的用量的0.5倍,即用量为0.625mmol, n Pt/n Pd=1/1),制备过程为:将75mL PVP-Pt纳米胶体、0.287g PVP(即2.5mmol单体)和6.5mL 9.6mmol/L H2PdCl4?n H2O溶于由32.5mL甲醇31.0mL水组成的溶剂中,在磁力搅拌下回流180 a收稿日期 2005-10-31 *通讯联系人hebl@https://www.wendangku.net/doc/bf17777458.html, 作者简介 王 然(1980-),女,硕士研究生,研究方向:贵金属纳米催化剂的制备和催化性能,E-mail:wengdyzhongnan @https://www.wendangku.net/doc/bf17777458.html, 基金项目 国家民委重点基金资助项目(MZY02019)
纳米催化剂的特性
纳米催化剂的特性 工业催化剂应该具有表面积大，稳定性好，活性高等优点，而纳米催化剂正好能满足这些条件，纳米催此剂的催化活性和选择性远远高于传统催化剂，如用铑纳米催化剂光解水，比常规催化剂产率要提高2-3 个数量级；以小于100nm的镍-锌合金为主要组分制得的催化剂可使有机物氢化效率达到传统镍催化剂的10 倍；负载于氧化铝或分子筛上的纳米银在烃类选择还原氮氧化物的反应中显示良好的活性剂选择性。 四代催化剂，纳米催化剂具有高比表面积和表面能，活性点多，因而其催化活性和选择性大大高于传统催化剂。如用Rh纳米粒子作光解水催化剂，比常规催化剂产率提高2～3个数量级；用粒径为30nm的Ni作环辛二烯加氯生成环辛烯反应的催化剂，选择性为210，而用传统Ni催化剂时选择性仅为24。纳米硼粉、高铬酸铵粉可以作为炸药的有效催化剂。纳米的铂粉、碳化钨粉等是高效的氢化催化剂。纳米的铁、镍与r-Al2O3混合轻烧结体可以代替贵金属作为汽车尾气净化催化剂。纳米银粉可以作为乙烯氧化的催化剂。纳米的镍粉、银粉的轻烧结体作为化学电池、燃料电池和光化学电池中的电极，可以增大与液相或气体之间的接触面积，增加电池效率，有利于小型化等。纳米ZnO是一种有潜力的空气净化光催化剂，利用其表面效应，在与水和空气的体系中在阳光、尤其是在紫外线的照射下，能够自行分解出自由移动的带负电的电子(e-)和带正电的空穴(h+)，这种空穴可以激活空气中的氧变为活性氧，有极强的化学活性，能与大多数有机物发生氧化反应，可以制成抗菌、除臭和消毒产品。井立强等[33]在ZnO光催化剂上的SO2氧化结果表明，320℃下焙烧的ZnO纳米粒子模拟大气中SO2的净化效率高达99％。 纳米级的Al2O3晶相温度范围广、吸附能力强、高的催化选择性而广泛应用于于汽车尾气净化、石油炼制、加氢脱硫等方面的催化剂及或载体。此外，国内外在研究金属、金属氧化物、复合金属氧化物等纳米催化剂方面取得了很好的成就[34]。比如崔家强等[35]以氧化硅-氧化铝纳米粒子为载体，利用浸渍法制得多种负载型氧化物催化剂。利用这些催化剂分别催化氧化室内主要污染物甲醛，负载MnO2的催化材料去除甲醛的效果最好。 纳米级稀土钙钛矿型复合氧化物[38]以及纳米TiO2催化剂都已经广泛用于污水治理中。利用纳米TiO2优良的光催化性能，可以分解有机废水中的卤代脂肪烃、卤代芳烃、酚类、农药等有害污染物。所以纳米二氧化钛对催化降解染料废水油田的含油废水及含有石油污染物的水体，含苯酚类污染物的洗煤废水，垃圾填埋场的渗滤液等，均具有良好的效果。 王梦阳等[36]用纳米二氧化钛光催化氧化性对水中的苯、一氯苯、l，2-二氯苯、苯酚、
PVP负载钯纳米丝状催化剂的制备及催化加氢性能_于建香
第24卷第12期高分子材料科学与工程 Vol.24,N o.12 2008年12月 POLYMER MAT ERIALS SCIENCE AND ENGINEERING Dec.2008 PVP 负载钯纳米丝状催化剂的制备及催化加氢性能 于建香1,2,刘太奇2 (1.北京化工大学材料科学与工程学院,北京100029;2.北京石油化工学院环境材料研究中心,北京102617) 摘要:用电纺丝技术和加热交联技术制备了聚乙烯吡咯烷酮(PV P)负载纳米钯的纳米丝状催化剂PVP -Pd,并对所制备的催化剂进行了SEM ,T EM ,U V 和T G 的表征。利用P VP -P d 对烯烃和硝基苯的催化氢化反应研究了所制备催化剂的催化性能,结果表明纳米纤维态PV P -Pd 催化剂在室温、氢气条件下催化氢化 -辛烯和环己烯的转化率可以达到100%,对硝基苯也有很好的催化活性。关键词:静电纺丝;催化加氢;烯烃;纳米 中图分类号:T B383 文献标识码:A 文章编号:1000-7555(2008)12-0191-04 收稿日期:2007-10-19;修订日期:2007-11-30 联系人:刘太奇,主要从事纳米材料制备及环境材料的研究, E -mail:liutaiqi@https://www.wendangku.net/doc/bf17777458.html, 近十多年来纳米制备和纳米结构表征的精细化和多元化,使得多相催化剂的研究开发进入了纳米催化剂的新阶段[1]。高分子表面化学环境和结构相对可控,可以制备分散度极高、比表面积很大的纳米粒子催化剂,高分子链的隔离保护作用及粒子与高分子载体间的相互作用则有利于粒子不易聚集、脱落和失活,并且高分子与金属纳米粒子间往往以配位键相结合,相互作用较强,使得金属纳米粒子的寿命延长,易回收,重复使用性好 [2] 。高分子负载的金属 纳米催化剂往往也会表现出独特的高分子效应,使催化剂具有较高的反应活性和选择性。电纺丝技术[3~5] 可以简便高效地制备纳米至亚微米纤维,已被广泛应用于生物、光学、催化、过滤及药物包覆等领域的研究。电纺丝的基本原理是溶液在电场力作用下克服表面张力形成一股带电的喷射流并发生分裂形成类似非织造布的纳米纤维毡。本文以聚乙烯吡咯烷酮为载体,制备出金属钯纳米催化剂,由于PVP 构架的空间阻碍作用以及本身所含有的富电子基团,使钯粒子相互间的聚集受到限制,再利用电纺丝技术把负载钯的PVP 纺制成纳米纤维,从而获得了高度分散和稳定的金属纳米催化剂。1 实验部分 1.1 试剂与仪器 氯化钯、N,N -二甲基甲酰胺(DM F)、烯烃:均为分析纯;聚乙烯吡咯烷酮: M n =3 104 g /mol,北京化学试剂公司产品。 电纺丝实验装置一套;热失重分析仪,法国SETARAM,TG labsys ;JSM -6301F 扫描电子显 微镜,日本电子公司;JEM -100XII 透射电子显微镜,日本电子公司;UV -2401紫外光谱仪,日本岛津;色谱-质谱联用仪6890N(Network GC System),5973(Netw ork Mass selective Detec -tor),美国安捷伦。1.2 PVP 负载钯的制备 0.1g PdCl 2和5mol/L 盐酸溶液2m L 加入到盛有乙醇的100mL 单口烧瓶中,搅拌使PdCl 2充分溶解,然后加入溶有1g PVP 的乙醇溶液,回流48h,溶液由黄色逐渐变为亮棕色。减压蒸馏至20%~25%(质量分数)得到纺丝液。 1.3 PVP/Pd 纳米纤维的制备及交联 注射器内放入(质量分数)20%~25%的PVP -PdCl 2乙醇溶液,在自制的静电纺丝装置上进行纳米无纺布的制备。将高压电源阳极输出端连接在注射器一端,阴极输出端连于铝制的接收板上。纺丝参数为:电压20kV ~25