類水滑石催化劑研究進(jìn)展課件

1、（類）水滑石催化劑的研究進(jìn)展主要內(nèi)容研究背景LDHs在光催化中的應(yīng)用LDHs在烴類氧化中的應(yīng)用研究背景類水滑石：水滑石類化合物（Hydrotalcites-like compounds）又 叫 層 狀 復(fù) 合 金 屬 氫 氧 化 物 （Layered double hydroxides ， LDH） 是一類陰離子層狀粘土。典型的LDHs有：鎂鋁碳酸根型水滑石，銅鐵鋁類等主體層板的化學(xué)組成可調(diào)變層間客體陰離子種類和數(shù)量可調(diào)變插層組裝體的粒徑尺寸和分布可調(diào)控水滑石結(jié)構(gòu)特點：酸堿可調(diào)性熱穩(wěn)定性記憶效應(yīng)催化離子交換吸附功能材料LDHs在光催化中的應(yīng)用光催化凈化：光催化凈化是基于光催化劑在紫外線照射下具

2、有的氧化還原能力而凈化污染物。半導(dǎo)體金屬粒子吸收光子能量之后，電子從價帶上躍遷到導(dǎo)帶，而在價帶上留下電子空穴?？昭〞c其表面的H2O或者HO-反應(yīng)生成HO.自由基，自由基氧化污染物使之礦化。S. Malato et al. Catalysis Today 2009 147 159電子與空穴的充分分離能夠大大提高光催化的活性 Seftel 等人采用共沉淀法以不同Zn/Al/Sn 比 的 ZnAl-LDHs 為前體在不同的煅燒溫度下制備了一 系列納米級別的ZnO/SnO2 復(fù)合氧化物光催化劑，發(fā)現(xiàn)較高的 Zn/Al/Sn 導(dǎo)致更多 ZnO 的形成，具有很好的催化活性。E.M. Seftel et

3、al. Applied Catalysis B: Environmental 84 2011 699705LDHs催化劑制備ZnO/SnO2LDHs催化機理光照條件下，水分解或者空穴氧化得到的HO.自由基具有強的氧化性，使得水中的染料或者有機污染物降解，礦化。SnO2的導(dǎo)帶比ZnO的導(dǎo)帶能低，因此光生電子會遷移到SnO2這部分，空穴會被ZnO納米顆粒捕獲，這促進(jìn)了電子與空穴的分離，大大的促進(jìn)了光催化效率。研究人員在光催化劑1g/L；甲基橙染料4*10-5mol；pH=6的條件下進(jìn)行實驗，可以很明顯的得出有ZnSn-3-600/UV能夠很好降解甲基橙染料，而其他條件幾乎沒有反應(yīng)。不同劑量催化劑催

4、化性能的實驗表明：當(dāng)催化劑量為1g/L的情況下，達(dá)到最大的催化性能，而當(dāng)催化劑量進(jìn)一步加大，會使得整個懸浮液體系變得更加渾濁，不利于光的滲透，從而使得催化效率降低。催化劑在不同負(fù)載前體以及煅燒溫度下的實驗表明：催化劑負(fù)載在ZnSn-3-LDHs上600700情況下煅燒得到的催化劑的性能最高。結(jié)論作者制備了一種以ZnO/SnO2層狀前驅(qū)體體系的光催化劑，在環(huán)境Ph=7，催化劑含量為1g/L，溫度為600攝氏度下煅燒得到的催化劑的光催化活性最高。一系列的實驗結(jié)果表明ZnO/SnO2體系具有很好的層狀結(jié)構(gòu)，因而這類能夠使得金屬粒子充分分布的前驅(qū)體具有良好的實際應(yīng)用價值。LDHs在烴類氧化中的應(yīng)用 金

5、屬卟啉對一些氧化反應(yīng)具有很高的催化效率以及良好的選擇性受到了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注；但是它在催化體系中難以回收，循環(huán)使用的能力很差。因此人們一直在尋找一種能夠固載金屬卟啉的載體。層狀復(fù)合氫氧化物（LDHs）具有良好的層狀結(jié)構(gòu)，因此本文作者以MgAl LDH為基質(zhì)合成了FePor-LDH-X (where X = N or TEA)催化劑，研究了其對環(huán)己烷的催化性能。K.A.D.F. Castro et al. Applied Catalysis A: General 386 2010 5159從左圖中可以看出兩個基質(zhì)衍射峰大致在8.10A到8.45A之間，由于峰位移不是很大所以不能確定插入反應(yīng)是否能

6、夠成功。但是由右圖看出峰位移在12.45A的位置，而該峰的出現(xiàn)表明FePor成功插入到層狀結(jié)構(gòu)中。高分辨率XPS中都能夠看到N1s過剩區(qū)域；LDH-N只顯示了硝酸根N1s，LDH-TEA從左到右分別顯示三乙醇胺N1s和硝酸根N1s過剩從SEM圖中可以看到插層反應(yīng)成功得到兩種物質(zhì)，分別呈現(xiàn)團(tuán)簇狀（LDH-TEA）和扁平狀（LDH-N）。而這一差異導(dǎo)致的原因就是插入到層間的三乙醇胺和硝酸根帶來的影響。根據(jù)TGA分析結(jié)果，作者得出假象模型：金屬卟啉在LDH-N表層的上下兩部分，但是在LDH-TEA的中間夾層中也會有金屬卟啉從催化實驗結(jié)果可以得到： FePor-LDH-TEA的催化環(huán)己烷產(chǎn)醇的效率較高，而且選擇性也比較好，且可以多次使用。經(jīng)過長時間的催化實驗得：反應(yīng)60min時產(chǎn)物的產(chǎn)率較高，而且此時催化劑的選擇性最好