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关键词：
FACE.磷化氢.释放通量.浓度.水稻田
发表时间：
2012-08-13 20:15:06
摘要：采用离子交换法和 NaBH4 还原法制备了 Mg-Al-水滑石 (LDH) 负载的 Au 纳米粒子 (Au/LDH) 催化剂. X 射线衍射和透射电镜结果表明, Au 粒子较均匀地分散在水滑石表面, 载体仍保持层状结构. 在温和的反应条件下, Au/LDH 对一系列醇的氧化反应表现出优异的催化性能, 如在室温常压下进行分子 O2 氧化 1-苯基乙醇的反应, 底物转化率和苯乙酮选择性都接近 100%, 而且催化剂经过多次循环使用后, 其活性未见下降. 可见, Au/LDH 催化剂在醇氧化反应中具有良好的应用前景.
醇选择氧化为对应的醛或酮反应在工业和医药中应用广泛[1~3]; 传统方法中采用的次氯酸盐和高锰酸盐等氧化剂成本高而且污染环境[4~6]. 后来, 人们采用过渡金属配合物均相催化剂, 实现了氧气对醇的有效氧化, 但这些均相催化剂的回收再利用困难,严重地限制了它们在工业上的广泛应用[7~9]. 因此,开发反应条件温和、高效可再生的“绿色”催化剂备受关注[10]. 近年来, Au 催化剂成为醇氧化反应研究的热点之一[11~13]. 研究发现, 小尺寸的 Au 纳米粒子对醇的选择性氧化具有较高的催化活性[14~16]. 对于负载型 Au 纳米粒子催化剂, 其活性主要依赖于Au 粒子的尺寸、分散度以及载体的类型[17]. 以 CeO2,TiO2 和 Ga3Al3O9 等金属氧化物为载体, 可提高 Au 纳米粒子催化剂的活性[18~21]. 水滑石 (LDH) 是层状阴离子型粘土, 具有独特的层状结构, 层间阴离子可交换, 因而在催化方面有着很好的应用前景. 因此, 本文以层状 Mg-Al-水滑石为载体制备了 Au/LDH 催化
剂, 并用于一系列醇的选择性氧化反应.
剂, 并用于一系列醇的选择性氧化反应.
采用尿素均匀沉淀法制备阴离子柱撑镁铝水滑石[22]. 将 30.76 g 的 Mg(NO3)2·6H2O (AR, 北京化工厂) 和 15 g 的 Al(NO3)3·9H2O (AR, 北京化工厂) 溶于400 ml 水中, 搅拌下加入 72 g 尿素 (AR, 北京化工厂),然后加热沸腾至出现白色沉淀, 继续维持沸腾 8 h 后停止加热, 室温静置 12 h, 再用大量蒸馏水洗涤沉淀多次, 可得 LDH 样品. 采用离子交换法和还原法制备 Au/LDH 催化剂. 将 0.22 g 的 HAuCl4·4H2O (AR, 上海化学试剂有限公司) 溶于 80 ml 水中, 加入 6 g 的LDH 样品搅拌过夜后过滤、洗涤. 100 ºC 真空干燥后转移至 50 ml 甲苯 (AR, 北京化工厂, 用 P2O5 干燥处理后蒸出) 中, 加入 NaBH4 (AR, 北京化工厂) 搅拌 10min 后, 加入 15 ml 乙醇搅拌 6 h, 即制得 Au/LDH 催化剂.
通 过 电 感 耦 合等离子体原子发射光谱 (ICP,Perkin-Elmer 3300DV) 分析得到 Au/LDH 中 Au 的含量为 1.8%. 图 1 为 LDH 和 Au/LDH 样品的 XRD 谱(Rigaku D/MAX 2550 型 X 射线衍射仪, Cu Ka 射线源,λ = 0.154 06 nm). 由图可以看出, 两个样品的 XRD 谱基本相似, 均为典型的层状结构, 且结晶度较高. 这表明在负载 Au 的过程中, LDH 依然维持了其典型的层状结构. 同时还可以看出, 在 Au/LDH 催化剂上,Au 粒子的衍射峰并不明显, 说明 Au 很好地分散于载体上, 没有发生严重的团聚现象. 这也被 Au/LDH催化剂的 TEM 照片 (采用日本 JEOL JEM-200CX 型电子显微镜, 电压 300 kV) 所证实 (见图 2(a)). 在Au/LDH 样品上, Au 粒子尺寸分布大致在 1.0~4.0 nm(见图 2(b)).
通 过 电 感 耦 合等离子体原子发射光谱 (ICP,Perkin-Elmer 3300DV) 分析得到 Au/LDH 中 Au 的含量为 1.8%. 图 1 为 LDH 和 Au/LDH 样品的 XRD 谱(Rigaku D/MAX 2550 型 X 射线衍射仪, Cu Ka 射线源,λ = 0.154 06 nm). 由图可以看出, 两个样品的 XRD 谱基本相似, 均为典型的层状结构, 且结晶度较高. 这表明在负载 Au 的过程中, LDH 依然维持了其典型的层状结构. 同时还可以看出, 在 Au/LDH 催化剂上,Au 粒子的衍射峰并不明显, 说明 Au 很好地分散于载体上, 没有发生严重的团聚现象. 这也被 Au/LDH催化剂的 TEM 照片 (采用日本 JEOL JEM-200CX 型电子显微镜, 电压 300 kV) 所证实 (见图 2(a)). 在Au/LDH 样品上, Au 粒子尺寸分布大致在 1.0~4.0 nm(见图 2(b)).
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