《仿生調控Pt/SBA-15的構型機制與催化加氫性能研究》是依託天津大學，由李國柱擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：仿生調控Pt/SBA-15的構型機制與催化加氫性能研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李國柱
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
仿生技術因其環境友好、特異性高和反應條件溫和而在催化領域中有著廣闊的套用前景。仿生合成負載型納米貴金屬是加氫催化劑製備的新途徑。貴金屬納米晶在載體上構型的仿生可控調節是實現該技術途徑的關鍵。本項目期望使用特異性的生物分子在分子水平上調控貴金屬納米粒子在載體上的構型，深入探索仿生調控下負載納米貴金屬的構型機制與其催化性能的關係，從而製備高活性的加氫催化劑。內容包括：以Pt/SBA-15為探針，考察納米尺度下生物分子同納米Pt的相互作用及其在SBA-15上的負載機制，建立Pt/SBA-15的仿生可控合成方法；通過改變多肽或蛋白質序列，研究Pt/SBA-15構型的調控機制；選用對硝基苯酚和環己烯還原為模型反應，關聯催化劑構型與其加氫性能。本項目著力解決生物分子對負載貴金屬構型可控調節這一關鍵問題，闡明貴金屬納米催化劑構型和催化活性的綜合調控機制，為製備高活性的加氫催化劑提供實驗基礎和理論依據。
結題摘要
現今世界能源和環境問題受到越來越多的關注，全球能源和環境正面臨越來越嚴峻的挑戰。因此，具有自主智慧財產權的綠色催化加氫技術的研發，特別是高效加氫催化劑的製備，是我國化學工業中一項十分迫切的任務。本項目使用特異性的生物分子在分子水平上調控貴金屬納米粒子在載體上的構型，深入探索了仿生調控下負載納米貴金屬的構型機制與其催化性能的關係，從而製備高活性的加氫催化劑。內容包括：以Pt/SBA-15為探針，考察了納米尺度下不同生物分同納米Pt的相互作用，例如肽鏈（T7，Ac–Thr–Leu–Thr–Thr–Leu–Thr–Asn–CONH2；S7， Ac–Ser–Ser–Phe–Pro–Gln–Pro–Asn–CONH2）、牛血清蛋白（BSA）、貽貝仿生多巴胺、樹枝狀聚醯胺（PAMAM）、鹼基、核酸、仿生小分子3-羥基丁酸和托品酸對Pt納米晶構型及其催化加氫性能的影響。通過超聲吸附法、原位合成法和後期調控法研究了仿生調控下Pt納米晶在SBA-15上的負載機制，考察了貽貝仿生聚多巴胺調控下載體表面/界面微環境（表面粗糙度、表面電荷、表面官能團等）對負載型催化劑Pt/SBA-15的影響，建立了Pt/SBA-15的仿生可控合成方法；通過改變生物分子構型、多肽或蛋白質序列，研究了Pt/SBA-15構型的調控機制；研究了攪拌速率對對硝基苯酚（p-NIP）加氫反應的影響，確定合適的攪拌速率以排除氣-液、液-固傳質阻力對反應速率的影響。通過改變反應溫度，獲得了不同溫度下p-NIP催化加氫的反應動力學數據。選擇合適的Langmuir-Hinshelwood（L-H）模型，確定表面反應步驟為本反應中p-NIP加氫的控制步驟。利用MATLAB擬合實驗數據得到水溶液中p-NIP加氫最合適的反應動力學模型是p-NIP分子吸附和H2解離吸附的雙活性位吸附模型。由此得到了不同仿生調控下Pt納米晶或Pt/SBA-15催化p-NIP加氫反應的動力學參數（速率常數和吸附平衡常數）和表觀活化能。另外，還評價了製備得到的不同負載型催化劑Pt@SBA-15的催化性能。在此基礎之上關聯了催化劑構型與其加氫性能。本項目對生物分子調控負載貴金屬構型這一關鍵問題進行了系統研究，闡明了貴金屬納米催化劑構型和催化活性的綜合調控機制，為製備高活性的加氫催化劑提供實驗基礎和理論依據。
