Pd、Pt基亚纳米催化剂的制备及其有机催化性能

作     者：张婷蕾 

作者单位：东北石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李智君

授予年度：2023年

学科分类：081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：贵金属 亚纳米催化剂 Heck偶联反应 氧化反应 催化活性 

摘      要：相比较于传统的纳米粒子催化剂,亚纳米(单原子和团簇)催化剂具有高的原子利用率、不饱和配位环境和独特的电子结构等优点,受到科学家的广泛关注,成为催化领域的热点。基于此,本论文分别采用1)缺陷工程策略、强金属-载体相互作用策略及2)离子交换策略、湿化学策略在两种氧化物载体(氧化钇和钼酸铋)上分别制备了Pd团簇和Pt单原子催化剂,并分别成功应用于Heck偶联反应和醇氧化反应,得到了优异的催化效果。具体内容如下:(1)采用缺陷工程策略在YO表面制造丰富的Y空位,有利于浸渍过程中锚定Pd物种制备钯团簇催化剂(ICP=0.67 wt%)。通过高角环形暗场扫描透射电子显微镜和扩展X射线吸收精细结构证明了Pd团簇的存在。该催化剂在碘苯和丙烯酸甲酯合成肉桂酸甲酯的Heck偶联反应中表现出良好的催化活性(转化率:99%;选择性:99%;TOF:2904 h),以及良好的底物拓展能力。这项工作为原子尺度下制备高催化活性的金属团簇催化剂提供了实验方面的见解。(2)采用阴离子交换法制备了BiMoO纳米片,之后通过浸渍法在BiMoO载体上构筑了铂单原子催化剂,通过高角环形暗场扫描透射电子显微镜初步证实了铂原子以孤立原子的形式存在。该催化剂在温和条件下(1 atm O、85℃)可高效催化肉桂醇氧化为肉桂醛,TOF高达8337 h,转化率和选择性均99%。此外,该催化剂循环8次后催化活性几乎无变化,具有优异的稳定性。本工作为制备高效用于有机催化的单原子催化剂体系提供借鉴。