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石墨状碳氮化物(g-C3N4)不管是作为载体还是催化剂,在多相催化领域中都有着广泛应用。本文采用不同的途径合成了体相、负载型(S-C)和介孔g-C3N4(Triton-C3N4、MPG-C3N4),并以其为载体通过浸渍法以及H2还原的手段制得负载型Pd、CoOX催化剂。采用X-射线衍射,氮气物理吸附-脱附,透射电镜,固体紫外等表征手段对催化剂进行表面及物化性质分析,同时考察了所合成的催化剂对环辛二烯加氢、CO氧化、苯酰基化和亚甲基蓝吸附等反应的活性及选择性的影响,得到如下结果: 1.成功制备了SBA-15负载 g-C3N4(S-C)材料。相对于体相 g-C3N4,负载型g-C3N4(S-C)具备更大的比表面积和孔体积(分别为311.67 m2 g-1和1.53 m3 g-1),同时还保留有SBA-15的二维六方孔道结构且此时g-C3N4主要以“涂层”的形式均匀覆盖在SBA-15表面。该合成思路对于碳氮化物材料的改性合成起到了一定的指导作用。 2.以上述负载型S-C材料为载体合成了具有高度分散、粒径可控的负载Pd催化剂,该催化剂在常温常压(H2压力)下对环辛二烯显示出大于95%的高活性,特别是通过改变载体的热处理温度,可以控制负载Pd纳米粒子的粒径,并进一步控制环辛二烯加氢生成环辛烯和环辛烷的选择性。 3.以Triton X-100为软模板剂合成了多孔状的碳氮化物并以其为载体制备了系列负载型CoOx催化剂用于催化CO氧化反应。结果表明:在Triton X-100与碳氮化物前驱体二氰二胺比例为1:1条件下制备得到的Triton-C3N4_1.0作为载体时得到的负载CoOx催化剂具有最高的CO氧化活性,且最佳的CoOx负载量为13 wt.%。同时研究和比较了以Triton-C3N4_1.0为载体负载不同金属催化剂的活性,发现它们对CO氧化的活性顺序为:Co>Cu>Ni>Fe。 4.以粒径为20 nm的硅溶胶作为硬模板合成了具有介孔结构的石墨状碳氮化物(MPG-C3N4)并以其为吸附剂研究了对亚甲基蓝吸附消除性能。结果表明在硅溶胶与碳氮化物前驱体盐酸胍比例为0.7时制备得到的MPG-C3N4_0.7对亚甲基蓝的吸附消除具有良好的效果,60 min时吸附率达到84%,远超其他孔材料,如活性炭(60 min吸附除去率为32%)和介孔分子筛SBA-15(60 min吸附除去率为67%)等。此外,还以MPG-C3N4_0.7为无金属催化剂考察了其对傅克酰基化反应的催化性能。结果表明:MPG-C3N4_0.7在90 ℃油浴条件下反应4 h即能对苯酰基化反应达到99.4%的转化率和100%的选择性,作为对比体相的g-C3N4在相同条件下转化率仅为36.7%。这可能是由于MPG-C3N4_0.7具有更好的比表面积和孔结构。高的比表面可以提供更多的活性位,而适合的孔结构有利于反应物进入到孔道反应并加速反应中的传质过程。