介孔氧化铝负载纳米金催化剂的制备及其应用

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分别以EO20PO70EO20、cetyltrimethyl ammonium bromide和壳聚糖为结构导向剂合成了具有高比表面和丰富表面羟基的介孔Al2O3-x(x=a,b,c)载体,采用均相沉积—沉淀(HDP)法、沉积—沉淀(DP)法和阴离子交换(DAE)法等不同方法制备了介孔Al2O3负载纳米Au催化剂。对制备的催化剂采用低温N2吸附法、CO2-TPD、TEM、ICP和XPS等手段进行了表征。首次考察了介孔Al2O3载体表面碱性对沉积在其表面的纳米Au粒子粒径/分散度和负载量的影响。CO2-TPD的表征结果表明,介孔氧化铝的表面碱性与其合成过程中所用的结构导向剂有关,其表面碱性位数目的排列顺序为:meso-Al2O3-b>meso-Al2O3-c>meso-Al2O3-a>γ-Al2O3。以表面碱性更丰富的meso-Al2O3-b为载体和尿素为沉淀剂HDP法制备的催化剂,从TEM图像观察到载体表面Au粒子分布更均匀且粒径更小(3.1nm)。ICP的结果表明,载体表面碱性影响金的实际负载量,表面碱性位数目越多,负载量越大。对载体表面Au粒子存在状态的XPS分析表明,催化剂表面的Au主要是以Au(0)形式存在,载体的表面性质不影响金在载体表面的存在状态。 以无水叔丁基过氧化氢(TBHP)为氧化剂,评价了不同载体负载的纳米Au催化剂在苯乙烯环氧化反应中的催化性能。结果表明,采用HDP法制备的催化剂,其催化活性顺序(Au/γ-Al2O3<Au/meso-Al2O3-a<Au/meso-Al2O3-c<Au/meso-Al2O3-b)与载体的表面碱性位数目排列顺序是一致的,表明苯乙烯环氧化反应中金催化剂的催化活性受到载体表面性质、金粒径和分散度的影响。金粒子越小,分布越均匀,催化活性越高。同时也考察了催化剂制备方法和反应条件对催化活性的影响。结果表明,采用HDP法制备的Au/meso-Al2O3-b催化剂比DP法制备的催化活性好,Au/meso-Al2O3-b(HDP)催化剂
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