NG石墨烯文獻報告

ChenX,BaoX,etal.N-dopedgrapheneasanelectrondonorofironcatalystsforCOhydrogenationtolightolefins[J].ChemicalCommunications,2015,51(1):217-220.〔IF=6.834〕·合成氣制低碳烯烴的重要意義·費托合成制低碳烯烴的缺點:ASF分布；·采用鐵基催化劑制低碳烯烴時的特點:低本錢；能有效提上下碳烯烴的選擇性；對載體和助劑的電子特性很敏感；Introduction在制低碳烯烴的過程中Na和K助劑作為給電子體〔electrondonor〕不同載體如二氧化硅，三氧化二鋁，碳材料和沸石等；它們與催化劑活性中心的電子相互作用對產(chǎn)物選擇性的影響至關重要“……carbonmaterialhaveattachedgreatattentionasthepotentialcandidatebecauseoftheiruniquestructuralandelectronicproperties……”·將鐵限制在碳納米管內(nèi)與鐵負載在碳納米管外表對費托合成的產(chǎn)物選擇性有很大的影響;〔electronicenvironment)·石墨烯被用作載體；優(yōu)點是比外表積大，具有特殊的電子效應。缺點是純的石墨烯呈化學惰性

Introduction摻雜入氮元素的石墨烯能夠有效的為鐵基催化劑提供電子，進而提高了合成氣制低碳烯烴的性能

文章的結構Fe/NG制備FTS活性測試Fe/NG催化劑的微觀結構；此催化劑下合成氣產(chǎn)烯烴表現(xiàn)出高活性與高選擇性N摻雜入催化劑對其活性位的影響ICP-OES、TEM、XRDXAS、XANES、XAFS、XRD文章的思路確定了Fe/NG催化劑的形貌進行FTS活性測試N的摻雜對催化劑性能的影響制備Fe/XC-N催化劑來進一步考察N的影響為理解N對反響影響的本質(zhì)，研究Fe/NG催化劑的活性位NFe/NG的制備Li3N四氯化碳溶劑熱法250℃×10h1:1乙醇水溶液Fe/NG超聲輔助浸漬Feloadings:8wt%三聚氯氰NGNitrogencontent：4.5，8.4，16.8〔N/C原子比〕硝酸鐵12ICP-OES:確認了催化劑中鐵的負載量約為8%TEM&HRTEM：Fe/NG催化劑和NG一樣保持了納米薄片結構,這樣的結構使得納米粒子充分分散XRD:分散的納米粒子為Fe2O3相XPS:表征了氮元素的摻雜水平和C-N鍵構型。合成的NG的氮含量有4.5%,8.4%,16.4%(N/C)三類TheRanmanspectra:說明了氮元素摻雜入石墨烯Fe/NG形貌結構表征定量了各催化劑樣品上鐵的擔載量反響前催化劑上的分散相為Fe2O3相；N的摻入使得鐵粒子更好的分散XRDFe/NG催化劑的形態(tài)和結構Fig.1NG和Fe/NG樣品的形態(tài)和結構。(a)NG16.4.的TEM圖像(b)反響前Fe/NG16.4的TEM圖像(c)反響前Fe/NG16.4的HRTEM圖像；紅色標注區(qū)域展示的是Fe2O3納米粒子在石墨烯納米薄片上的分散情況；插圖是Fe2O3納米粒子的面積分布圖Fe/NG樣品在進行TEM測試前首先在350℃氬氣中處理了1hFe/NG仍保持了和NG樣品一樣的納米薄片結構：HRTEM圖像說明Fe/NG納米片結構使得納米粒子充分分散，平均面積是4nm實驗局部固定床反響器：H2/CO=1:1，溫度為340℃，GHSV=5000h-1反響壓力為0.5MPa反響尾氣在線分析：Agilent7890ATableS3.ThecatalyticperformanceofFe/NGsamplesforCOhydrogenation.FTS反響性能

Reactioncondition:100mgcatalyst,Feloading=8wt.%,GHSV=5000h-1,H2

:CO=1:1,340℃,a.P=0.5MPa,b.P=1.0MPa.使用Fe/NG催化劑在0.5MPa下合成氣生成低碳烯烴的選擇性約為50%；參加更多的氮提高了CO轉化率〔促進了鐵的分散〕；XRD圖和文獻提高氮的摻雜量會限制碳鏈的增長，使甲烷選擇性升高。TableS4.ThecatalyticperformanceofFe/XCandFe/XC-NforCOhydrogenation.Reactioncondition:100mgcatalyst,Feloading=8wt%,GHSV=5000h-1,H2

:CO=1:1.340℃,a.

P=0.5MPa,b.P=1.0MPa.Fe/XC低碳烯烴的選擇性在0.5MPa與1MPa只有29.0%和17.5%,而當使用Fe/XC-N時提高到35.6%和35.9%Fe負載于NG與XC-N載體，低碳烯烴選擇性有很大差異的原因是什么？TableS1.CompositionofNGsamples,XC-72andXC-NestimatedbyXPS.在相同反響條件下，烯烴選擇性的差異可能是因為NG含有更高的氮含量；同時也進一步證明了在石墨烯中摻雜氮能提上下碳烯烴的選擇性結論Fig.2TheperformanceofCOhydrogenationtolightolefinsbyFe/NGcatalysts.TheproductdistributionofCOhydrogenationbyFe/NG4.5

(a)Fe/NG8.4

(b)andFe/NG16.4

(c)atvariousreactiontemperatureandpressure.(d)C2=–C4=

selectivityofFe/XC,Fe/XC–NandFe/NG16.4atvariousreactiontemperatureandpressure.Reactioncondition:100mgcatalyst,Feloading=8wt%,GHSV=5000h-1,H2:CO=1:1.隨著空速降低，CO的轉化率有顯著的增加，低碳烯烴的選擇性仍保持較高水平Fe/NG催化劑下進行的反響在超過90h的過程中維持了較高的低碳烯烴選擇性XAS:反響前Fe/NG與Fe/XC樣品均形成Fe2O3；N使NG上的電子轉移給FeXANES：Fe/NG催化劑和NG一樣保持了納米薄片結構,這樣的結構使得納米粒子充分分散XRD〔反響后〕：與Fe/XC催化劑相比Fe/NG催化劑有更多復原過的鐵；反響后Fe/NG催化劑中鐵主要呈低價態(tài)Fe7C3和H?ggFe5C2反響前后催化劑的結構和電子特性NormalizedXASofFeL-edgeoforiginalFe/NGandFe/XCsamplesmeasuredinatotalelectronyield(TEY)mode.ThesampleswastreatedinArat350°Cfor1hbeforeXAStests.Fe2O3的特征Fe的L3,2-edge峰反響前Fe/NG與Fe/XC樣品均形成Fe2O3Fe/NG樣品的Fe的L3,2-edge峰與Fe/XC樣品相比有顯著的降低，并且隨著氮元素含量的增加而進一步減小。此結果說明N使NG上的電子轉移給Fe〔3d軌道被電子填充〕XASXRDpatternsofFe/NGandFe/XCsamplesafterreaction.Fe7C3的特征峰：42.6°和44.9°H?ggFe5C2的特征峰：43.4°和44.9°Fe/NG-FT樣品中這些分布較寬，強度較弱的峰說明這些碳鐵化合物在反響后仍是高度分散的。確認了Fe/NG樣品反響后仍保持了低的化學價態(tài)XRDNormalizedXANESspectraofFeK-edgeofFe/NGandFe/XCsamplesafterreactioncomparedwithstandardFefoilandFe2O3samples.XANESFe/NG催化劑與Fe/XC催化劑相比有更多的復原態(tài)鐵XRD，XANES，XAFS相互印證了這一點Fourier-transformedk3-weightedEXAFSsignalofFe/NGandFe/XCsamplesafterreactioncomparedwithstandardFefoilandFe2O3samples.XAFSFe-C鍵在1.4AFe-Fe2.1AFe-O1.4AFe-O-Fe2.6A符合Fe2O3相的特征N元素的含量的提高限制了碳鏈增長；石墨烯中的N原子提高了低碳烯烴的選擇性；CO轉化率隨著Fe/NG催化劑N含量的增加而提高N促進了金屬粒子的分散N促進了電子由NG轉移到FeN摻雜石墨烯通過提供電子使Fe粒子