負(fù)載cu金屬有序介孔氧化鋁催化劑的制備及表征

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1、第36卷第1期北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)Vo1．36。No．12009正JournalofBeijir~gUniversityofChemicalTechnology(NaturalScience)2009負(fù)載Cu金屬有序介孔氧化鋁催化劑的制備及表征吳相森趙瑞紅郭奮崔文廣。陳建峰(1．北京化工大學(xué)納米材料先進(jìn)制備技術(shù)及應(yīng)用科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100029；2．河北科技大學(xué)化學(xué)與制藥工程學(xué)院，河北石家莊050018；3．石家莊學(xué)院化工學(xué)院，河北石家莊050035)摘要：采用等體積浸漬和原位合成方法以硝酸鋁作為鋁源，聚K,-醇1540為模板劑，磷酸氫二銨為輔助劑，硝酸銅為銅源，制備出

2、負(fù)載銅金屬有序介孔氧化鋁催化劑，并采用氮等溫吸附一脫附線、透射電鏡、x射線衍射、熱失重分析多種測(cè)試技術(shù)對(duì)合成催化劑的物理化學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，兩種方法均可以制備出比表面積大(大于210m2／g)、孔徑分布窄(411m左右)的負(fù)載銅金屬介孔氧化鋁催化劑。與等體積浸漬法相比，原位合成法所制備的負(fù)載cu金屬有序介孔氧化鋁金屬銅在載體上的分布更均勻，銅離子與載體的相互作用力更強(qiáng)，且孔結(jié)構(gòu)的有序性較好。關(guān)鍵詞：有序介孔氧化鋁；負(fù)載；等體積浸漬；原位法；銅中圖分類(lèi)號(hào)：TQ032．41劑成為人們研究的熱點(diǎn)[10-12]。本文在介孔氧化鋁引言載體制備研究的基礎(chǔ)上，采用等體積浸漬和原位

3、合20世紀(jì)90年代MCM．41系列介孔分子篩的合成(¨]兩種方法制備負(fù)載Cu金屬有序介孔氧化鋁催成?，開(kāi)辟了多孔材料合成的新領(lǐng)域。有序介孔氧化劑(以下簡(jiǎn)稱(chēng)Cu．A1和Cu．A2)，考察不同的金屬化鋁作為一種重要的非硅基介孔材料，具有良好的負(fù)載方法對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能的影響，為在催化還原反吸附性能、表面酸性和熱穩(wěn)定性【2】，可作為吸附劑、應(yīng)中[14-16]的應(yīng)用提供依據(jù)。，催化劑及載體應(yīng)用在許多化工過(guò)程中，其制備、結(jié)l實(shí)驗(yàn)部分構(gòu)、性能及應(yīng)用研究已成為國(guó)際上的熱點(diǎn)。6J。以有序介孔氧化鋁為載體，將不同金屬作為活1．1實(shí)驗(yàn)原料及儀器性中心制備負(fù)載型催化劑應(yīng)用于化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，1．1．1原料已取得了一定

4、的研究成果[7-8]。但這些方法使用醇硝酸鋁、聚乙二醇1540、磷酸氫二銨、氨水，北鋁水解制備介孔氧化鋁，生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)周期長(zhǎng)，京化學(xué)試劑公司；碳酸銨，天津市福晨化學(xué)試劑廠；不利于批量生產(chǎn)。針對(duì)以上問(wèn)題，使用低廉的硝酸硝酸銅，北京益利精細(xì)化學(xué)品有限公司。試劑均為鋁為鋁源，碳酸銨為沉淀劑，采用傳統(tǒng)的沉淀法制備分析純。的有序介孔氧化鋁比表面積大(>270m2／g)，孔徑1．1．2儀器分布窄(集中在5nm左右)且孔道大小、形狀有序，S)【JQ-1型數(shù)顯直流無(wú)級(jí)調(diào)速攪拌器、SHB一Ⅲ該方法工藝簡(jiǎn)單、成本低，適于批量生產(chǎn)J。在氧型循環(huán)水式多用真空泵，鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司；化鋁負(fù)載的金屬氧化物中，

5、由于Cu具有較高的NOBT00—100M蠕動(dòng)泵，保定蘭格恒流泵有限公司；還原活性，來(lái)源豐富，而且以Cu為活性組分的催化SX2—5—12型箱式電阻爐，天津市中環(huán)實(shí)驗(yàn)電爐有限劑易于制備，具有一定的工業(yè)化前景，所以銅系催化公司。1．2負(fù)載Cu金屬介孔氧化鋁的合成收稿日期：2008—04．071．2．1等體積浸漬法合成負(fù)載Cu金屬介孔氧化基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(20676010)鋁第一作者：男，1983年生。碩士生有序介孔氧化鋁載體采用本實(shí)驗(yàn)室已開(kāi)發(fā)的合*通訊聯(lián)系人成方法制備[，樣品記作AL。稱(chēng)取5．0g有序介孔E—mail：guof~mail．buet．edu．en氧化鋁AL，利用純水測(cè)試出

6、該載體的等體積浸漬北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2009正量，按5％載體質(zhì)量(Cu原基)稱(chēng)取硝酸銅，加入已的孔道，限制了N2的吸附和脫附。等體積浸漬法測(cè)的等體積浸漬水量，配置硝酸銅溶液，不斷手工攪合成的樣品Cu—A1，其等溫吸附一脫附曲線H2滯后拌的情況下將硝酸銅溶液加入到載體中，經(jīng)干燥后環(huán)比較小，這主要是浸漬后Cu金屬將載體孔道堵在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，3℃／rain程序升溫至220，450℃。塞，微孔增多，使孔道有序性下降。由孔徑分布曲線各恒溫3h得到樣品，記為Cu：A1。分析，CuA1和CuA2的平均孔徑大小都有降低，1．2．2原位合成負(fù)載Cu金屬介孔氧化鋁進(jìn)一步證實(shí)了在介孔孔道內(nèi)部負(fù)載了Cu

7、金屬。產(chǎn)取0．6mol／L的硝酸鋁溶液200mL加入到生這種現(xiàn)象的原因在于：對(duì)于浸漬法合成的Cu—A1，1000mL的燒瓶中，按比例加入模板劑聚乙二醇由于Cu金屬進(jìn)入載體的介孔孔道，使原有蠕蟲(chóng)狀1540。在高速攪拌下控制流速加入200mL0．6mol／孔道里造成孔徑變小而出現(xiàn)了微孔，造成平均孔徑L沉淀劑碳酸銨(溶有1．0g輔助劑磷酸氫二銨)，控變小；對(duì)于原位合成的Cu．A2，由于Cu金屬與鋁原制反應(yīng)溫度70℃。待反應(yīng)體系