Au/ZrO_2催化剂中ZrO_2的尺寸效应:1,3-丁二烯加氢反应  

Size Effect of Zirconia Nanoparticles in Au/ZrO_2 Catalysts for 1,3-Butadiene Hydrogenation

作　　者：张鑫[1] 徐柏庆[1] 

机构地区：[1]清华大学化学系

出　　处：《高等学校化学学报》2005年第1期106-110,共5页Chemical Journal of Chinese Universities

基　　金：国家自然科学基金 (批准号 :2 0 0 73 0 2 3 );国家自然科学杰出青年基金 (批准号 :2 0 12 5 3 10 )资助

摘　　要：在不同温度 (673～ 1 0 73 K)下 ,于流动 N2 气中焙烧 Zr O(OH) 2 醇 (乙醇 )凝胶 ,制备了不同尺寸的Zr O2 -AN纳米晶 (6～ 3 0 nm) .采用沉积 -沉淀方法制备了相应的质量分数为 0 .7%的 Au/Zr O2 -AN催化剂 .用 XRD,XRF,TEM/HRTEM,EDS,N2 吸附和 1 ,3 -丁二烯加氢反应对 Zr O2 -AN和 Au/Zr O2 -AN催化剂进行了表征 .结果表明 ,在所有的 Au/Zr O2 -AN样品中 ,Au粒子的平均尺寸为 4～ 5 nm,Zr O2 -AN的颗粒大小没有因为负载 Au粒子而发生改变 . 1 ,3 -丁二烯在 Au/Zr O2 -AN催化剂催化下能以 1 0 0 %的选择性进行加氢反应生成单烯烃 .随着 Au/Zr O2 -AN催化剂中 Zr O2 -AN纳米晶尺寸的增加或“载体”焙烧温度的升高 ,1 ,3 -丁二烯的转化率明显降低 ;1 -丁烯的选择性先增加后减小 ,2 -丁烯中反 /顺异构体的摩尔比在 0 .5～ 1 .0的范围内逐渐增大 ,TEM/HRTEM表征结果清楚地表明 ,Au/Zr O2 -AN催化剂中 Au粒子与 Zr O2 -AN颗粒接触界面 /周边随 Zr O2 -AN颗粒尺寸的减小而明显增加 ,这很可能是含有更小尺寸 Zr O2 -AN纳米粒子的Au/Zr O2 -AN催化剂具有更高的催化活性的重要原因 .This work explores the size-effect of zirconia nano particles on the catalysis of Au/ZrO 2-AN catalyst for 1,3-butadiene hydrogenation. Zirconia nanoparticles with different sizes(6—30 nm) were prepared by pretreatment at different temperatures(673—1 073 K) and 0.7%Au/ZrO 2-AN-T catalysts by deposition-precipitation method. The samples were characterized with XRD, TEM, XRF and nitrogen adsorption measurements. While the Au particles in all the 0.7%Au/ZrO 2-AN-T catalysts appeared to show similar sizes(4—5 nm), the catalytic activity order for 1,3-butadiene hydrogenation clearly revealed that smaller zirconia nanoparticles led to 1%Au/ZrO 2-AN-T catalyst with higher catalytic activities. A 100% selectivity to butenes is achieved and the trans to cis ratio in 2-butenes is 0.5—1 over all the 1%Au/ZrO 2-AN-T catalysts. The activity improvement by reducing zirconia particle size seems attributable to increased Au-zirconia junctions in the catalyst, as evidenced by the TEM analysis.

关 键 词：Au/ZrO2催化剂 1 3-丁二烯加氢反应 纳米ZRO2 尺寸效应 多相催化 

分 类 号：O643.1[理学—物理化学]