0
关键词：
纳米,卤氧化镧,甲烷氧化偶联,溶胶-凝胶,非水溶剂,低温活化
发表时间：
2012-07-09 10:35:31
氮掺杂碳纳米管对其负载的Ru催化剂上合成氨的促进作用
徐鑫亮 | -> | 2314| 1| 3421.882MB |化学气相沉积,氮掺杂,合成氨,钌,碳纳米管
摘要: 以乙腈为碳源和氮源, 采用化学气相沉积法制备了氮掺杂的碳纳米管. 电子显微镜观察表明, 样品形貌为中空的多壁纳米管, 管腔大小 10~15 nm, 壁厚 10~20 nm. X 射线光电子能谱结果表明, 氮已掺杂到碳纳米管结构中, 主要以吡啶型氮和取代型氮存在. 结合 X 射线衍射和拉曼光谱结果发现, 随着制备温度的升高, 氮掺杂量减少, 但纳米管的石墨化程度提高. 与未掺杂碳纳米管相比, 氮掺杂碳纳米管负载的 Ru 催化剂上催化合成氨反应活性增加, 于 650 oC 制得的掺氮碳纳米管负载的 Ru 催化剂活性相对最高, 这可能是由于载体中氮掺杂和管壁石墨化的综合作用所致.
自 1991 年碳纳米管 (CNTs) 被发现以后, 就成为世界范围内纳米材料的研究热点. 这种准一维纳米材料除了具有传统碳材料的高比表面积、相对化学惰性、表面可修饰性以及容易回收所负载的金属外,而且因其独特的纳米管腔而产生的限域效应[1,2], 在催化领域引起广泛关注. CNTs 表面特殊官能团具有催化作用, 可直接用作苯乙烷氧化脱氢制备苯乙烯的催化剂[3]. 它也可用作催化剂助剂, 如 CNTs 促进的 Cu/ZnO/Al2O3 催化剂上合成气转化制甲醇的反应性能得到明显提高[4]. 但更多的是将 CNTs 作为催化剂的载体, 用于烃类加氢反应[5]、合成气转化[6]、
氨分解[7]以及燃料电池电催化反应中[8].
最近研究发现, 杂原子如 N 等的引入可进一步调变 CNTs 的结构, 尤其是电子结构. Czerw 等[9]通过理论计算其局域态密度发现, 本为半导体的锯齿碳纳米管 (17,0) 经过掺杂吡啶型 N 以后呈现金属特性;Amadou 等[10]通过测量 pH 值计算等电点的办法发现, N 的掺杂使得 CNTs 等电点变大, 表明其具有弱碱性. 研究表明, N 的掺杂使 CNTs 负载的催化剂上肉桂醛加氢[10]、氨分解[11]和甲醇氧化[12]等反应性能有所提高. 这些作者认为[13,14], 由于氮掺杂的碳纳米管中增强的π键和 N 原子的供电子作用以及丰富的结构缺陷, 促进了催化剂粒子分布均匀.
合成氨是最重要的工业反应之一, 碳负载的 Ru系催化剂被认为是继铁之后的第二代氨合成催化剂有利于 N2 的解离吸附, 从而提高反应活性[18]. Liang等[19]报道 CNTs 担载的 Ru 基催化剂活性明显高于传统活性炭负载的催化剂, 他们将其归因于 CNTs 具有良好的石墨化程度和高导电性. 碱金属如 K 等的添加因其供电子作用进一步提高了 Ru 催化合成氨反应性能[15]. Guo 等[20]发现, 位于 CNTs 管外壁的 Ru 粒子因受其修饰作用, Ru 表面的电子密度相对高于负载在管腔内的, 因而其催化合成氨反应的活性更高.由于 N 掺杂 CNTs 具有良好的导电性能和 N 原子的
供电子作用[21,22], 可能会促进合成氨反应, 因此本文采用化学气相沉积 (CVD) 法制备碳氮纳米管(NCNTs), 初步考察了制备温度对 NCNTs 中 N 掺杂量及其石墨化程度的影响, 同时评价了其负载的 Ru催化剂上的合成氨反应性能.[15,16]. 由于 Ru 催化合成氨反应涉及 N2 分子解离吸附[17], 具有较高的电子密度和导电能力的催化剂有利于 N2 的解离吸附, 从而提高反应活性[18]. Liang等[19]报道 CNTs 担载的 Ru 基催化剂活性明显高于传统活性炭负载的催化剂, 他们将其归因于 CNTs 具有良好的石墨化程度和高导电性. 碱金属如 K 等的添加因其供电子作用进一步提高了 Ru 催化合成氨反应性能[15]. Guo 等[20]发现, 位于 CNTs 管外壁的 Ru 粒子因受其修饰作用, Ru 表面的电子密度相对高于负载在管腔内的, 因而其催化合成氨反应的活性更高.
由于 N 掺杂 CNTs 具有良好的导电性能和 N 原子的供电子作用[21,22], 可能会促进合成氨反应, 因此本文采用化学气相沉积 (CVD) 法制备碳氮纳米管(NCNTs), 初步考察了制备温度对 NCNTs 中 N 掺杂量及其石墨化程度的影响, 同时评价了其负载的 Ru催化剂上的合成氨反应性能.
氨分解[7]以及燃料电池电催化反应中[8].
最近研究发现, 杂原子如 N 等的引入可进一步调变 CNTs 的结构, 尤其是电子结构. Czerw 等[9]通过理论计算其局域态密度发现, 本为半导体的锯齿碳纳米管 (17,0) 经过掺杂吡啶型 N 以后呈现金属特性;Amadou 等[10]通过测量 pH 值计算等电点的办法发现, N 的掺杂使得 CNTs 等电点变大, 表明其具有弱碱性. 研究表明, N 的掺杂使 CNTs 负载的催化剂上肉桂醛加氢[10]、氨分解[11]和甲醇氧化[12]等反应性能有所提高. 这些作者认为[13,14], 由于氮掺杂的碳纳米管中增强的π键和 N 原子的供电子作用以及丰富的结构缺陷, 促进了催化剂粒子分布均匀.
合成氨是最重要的工业反应之一, 碳负载的 Ru系催化剂被认为是继铁之后的第二代氨合成催化剂有利于 N2 的解离吸附, 从而提高反应活性[18]. Liang等[19]报道 CNTs 担载的 Ru 基催化剂活性明显高于传统活性炭负载的催化剂, 他们将其归因于 CNTs 具有良好的石墨化程度和高导电性. 碱金属如 K 等的添加因其供电子作用进一步提高了 Ru 催化合成氨反应性能[15]. Guo 等[20]发现, 位于 CNTs 管外壁的 Ru 粒子因受其修饰作用, Ru 表面的电子密度相对高于负载在管腔内的, 因而其催化合成氨反应的活性更高.由于 N 掺杂 CNTs 具有良好的导电性能和 N 原子的
供电子作用[21,22], 可能会促进合成氨反应, 因此本文采用化学气相沉积 (CVD) 法制备碳氮纳米管(NCNTs), 初步考察了制备温度对 NCNTs 中 N 掺杂量及其石墨化程度的影响, 同时评价了其负载的 Ru催化剂上的合成氨反应性能.[15,16]. 由于 Ru 催化合成氨反应涉及 N2 分子解离吸附[17], 具有较高的电子密度和导电能力的催化剂有利于 N2 的解离吸附, 从而提高反应活性[18]. Liang等[19]报道 CNTs 担载的 Ru 基催化剂活性明显高于传统活性炭负载的催化剂, 他们将其归因于 CNTs 具有良好的石墨化程度和高导电性. 碱金属如 K 等的添加因其供电子作用进一步提高了 Ru 催化合成氨反应性能[15]. Guo 等[20]发现, 位于 CNTs 管外壁的 Ru 粒子因受其修饰作用, Ru 表面的电子密度相对高于负载在管腔内的, 因而其催化合成氨反应的活性更高.
由于 N 掺杂 CNTs 具有良好的导电性能和 N 原子的供电子作用[21,22], 可能会促进合成氨反应, 因此本文采用化学气相沉积 (CVD) 法制备碳氮纳米管(NCNTs), 初步考察了制备温度对 NCNTs 中 N 掺杂量及其石墨化程度的影响, 同时评价了其负载的 Ru催化剂上的合成氨反应性能.
徐鑫亮发布的其他共享资料
-
-
关键词： 化学气相沉积,氮掺杂,合成氨,钌,碳纳米管 发表时间： 2012-07-09 10:32:46
-
关键词： 氧化铜,氧化铝,负载型催化剂,碱土金属氧化物,2,4-二氯酚,氧化降解 发表时间： 2012-07-09 10:30:02
-
关键词： 费托合成,超声浸渍,真空,钴,鋯,氧化硅 发表时间： 2012-07-09 10:23:34
-
关键词： 镍,氧化镁,二氧化碳,甲烷,重蒸, 发表时间： 2012-07-09 10:17:24
-
关键词： MSU-1分子筛,铬氧化物,异丁烷,二氧化碳,催化脱氢,异丁烯 发表时间： 2012-07-09 10:14:56