纳米多孔钯催化二氧化碳加氢反应的研究

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二氧化碳是一种C1家族中最为丰富的碳资源,具有廉价易得、无毒、可再生等优点。其固定化及资源化研究是世界各国普遍关注的重要课题之一。其中,催化二氧化碳加氢合成甲酸(盐)是资源化利用有效途径之一。甲酸不仅是重要的有机合成原料,也是一种重要的液态储氢材料。因此,开发高活性的催化剂催化二氧化碳加氢制备甲酸(盐)成为人们研究的热点。本论文首次以氢气为氢源,对纳米多孔钯(PdNPore)催化剂催化二氧化碳(CO2)加氢合成甲酸(盐)的反应进行了系统的研究。在碱性水溶液中,氢气分子在纳米多孔钯催化剂表面发生异裂,生成Pd-H活性物种,还原C02得到产物甲酸盐。1.由于二氧化碳在碱的水溶液中以碳酸氢盐的形式存在,故本文以碳酸氢钠加氢合成甲酸钠为模型反应,对催化剂、温度、压力、碱及碱液的浓度等影响因素进行了考察。最优反应条件为:纳米多孔钯2(5 mO1%),0.5 M NaHCO3水溶液为底物,H2的压力为1.0 MPa,反应温度为80 ℃,时间为20 h。甲酸钠的产率最高可达99%,选择性达到100%。2.研究表明,纳米多孔钯催化剂表面高度均匀分散的纳米孔道结构有利于催化二氧化碳加氢合成甲酸盐的进行;在反应中,纳米多孔钯无浸出;纳米多孔钯重复利用3次,其催化活性无明显降低;纳米多孔钯中含有的铝可以促进加氢反应的进行。
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