表面润湿性可控的碳纳米管负载钯催化剂及其在1,8-二硝基萘选择性加氢中的催化性能

首先通过原子转移自由基聚合技术(atom transfer radical polymerization,ATRP)在碳纳米管(CNT)表面接枝聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM),成功制备出表面润湿性可控的复合载体(CNT-PNIPAM),并以其为载体制备Pd催化剂(Pd/CNT-PNIPAM)。采用红外光谱仪(FTIR)、热重仪(TGA)、有机元素分析仪(OEA)、差示量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)和N2吸附等手段对材料进行表征。制备的催化剂用于1,8-二硝基萘(1,8-DNN)选择性加氢反应,并研究表面化学对催化性能的影响。结果表明,CNT-PNIPAM的最低临界溶液温度(LCST)为37℃左右。利用温敏效应,CNT-PNIPAM在25℃(LCST)下表面润湿性发生转换。PNIPAM接枝引起催化剂表面化学性质的变化,进而使其对底物的吸附性能发生改变。Pd/CNT-PNIPAM上Pd颗粒的高度分散及其对1,8-DNN优良的吸附性能不仅使催化活性得以提高(反应速率常数k=2.1h-1),而且对1,8-DAN的选择性也更高(完全反应时1,8-DAN选择性达98%)。

温敏高分子修饰氧化石墨烯负载钌催化剂的制备及选择加氢活性

利用过硫酸铵引发的自由基聚合反应,在GO表面生长温敏高分子聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM),得到具有温敏智能表面的复合材料GO-PNIPAM。以其为载体负载钌(Ru)纳米颗粒,制备催化剂Ru/GO-PNIPAM,并采用XRD,TEM,FT-IR,TG,OEA,ICP-AES和XPS等手段对GO-PNIPAM和Ru/GO-PNIPAM进行表征。Ru/GO-PNIPAM在柠檬醛选择性加氢反应中显示出高催化性能。80℃下,以Ru/GO-PNIPAM为催化剂的反应速率常数k达0.24 h^-1,超过Ru/GO的2倍(0.10 h^-1)。当接近完全反应时,Ru/GO-PNIPAM对不饱和醇(包括香叶醇和橙花醇)的选择性为23%,高于Ru/GO(8%)。经计算,以Ru/GO为催化剂,柠檬醛加氢反应的活化能为33 kJ/mol。与之相比,Ru/GO-PNIPAM为催化剂的反应活化能明显降低(26 kJ/mol)。Ru/GO-PNIPAM上Ru的高分散性及对底物的优良吸附性能共同促进其催化性能的提高。

一种具有温敏表面的氧化石墨烯负载钯催化剂的制备及催化性能

以过硫酸铵(APS)为引发剂,N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为单体,在氧化石墨烯(GO)表面生长温敏高分子聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM),获得复合载体GO-PNIPAM,并通过水相浸渍还原法制备具有温度敏感特性的Pd催化剂(Pd/GO-PNIPAM)。采用红外光谱、差示量热、热重、元素分析、透射电镜和电感耦合等离子原子发射光谱对复合载体GO-PNIPAM和Pd催化剂进行表征。结果表明,PNIPAM在GO上的接枝率约占60%。GO-PNIPAM显示出明显的温敏效应,其最低临界溶液温度约37℃。Pd/GO-PNIPAM上Pd纳米颗粒的平均粒径为(4.70±0.85)nm,远小于Pd/GO中Pd平均粒径(8.79±2.68)nm。因此,PNIPAM在GO上的接枝为金属纳米颗粒的沉积提供了大量的锚定位点,有助于金属纳米颗粒在其上的分散。Pd/GO-PNIPAM在高温下(80℃)肉桂醛(CAL)的选择性加氢反应中显示出优良的催化性能,初始转换频率(initial TOF)达192.3min^?1,高于GO负载Pd催化剂(Pd/GO,103.5min^?1)。Pd/GO-PNIPAM较高的Pd纳米颗粒分散性和高温下对CAL良好的吸附性能协同作用,导致其催化活性提高。