葡萄糖加氢用Ru/活性炭催化剂: 改性方法对活性炭表面性能的影响

徐三魁 李利民 郭楠楠 苏运来 张朋

引用本文: 徐三魁, 李利民, 郭楠楠, 苏运来, 张朋. 葡萄糖加氢用Ru/活性炭催化剂: 改性方法对活性炭表面性能的影响[J]. 物理化学学报, 2012, 28(01): 177-183. doi: 10.3866/PKU.WHXB201111181 shu
Citation:  XU San-Kui, LI Li-Min, GUO Nan-Nan, SU Yun-Lai,  Hydrogenation of Glucose Using Ru/Activated Carbon Catalysts: Effects of Modification Methods on Surface Properties of Activated Carbon[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2012, 28(01): 177-183. doi: 10.3866/PKU.WHXB201111181 shu

葡萄糖加氢用Ru/活性炭催化剂: 改性方法对活性炭表面性能的影响

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(50955010)资助项目 (50955010)

摘要: 分别采用超临界甲醇流体、浓硝酸氧化、浓硝酸结合超临界甲醇流体等不同手段对椰壳活性炭进行了表面处理, 用N2物理吸附、Boehm滴定、X光电子能谱仪(XPS)、电感耦合等离子原子发射光谱分析(ICP)、透射电镜(TEM)等手段研究了处理方法对活性炭表面孔结构及表面基团的影响; 并以活性炭为载体, 三氯化钌为活性前驱体, 采用等容水浸渍法制备了钌炭催化剂, 以葡萄糖加氢生产山梨醇为模型反应对制备的钌基催化剂的催化活性进行了评价. 结果表明: 各种处理方法对活性炭的比表面、孔径等孔结构性能影响不大; 但超临界甲醇处理活性炭可明显减少活性炭表面含氧酸性基团的含量, 尤其是羧基等不稳定基团的含量; 而硝酸处理活性炭则可大幅度提高活性炭表面含氧酸性基团的含量, 尤其是羧基等不稳定基团的含量增加更大. ICP分析结果表明: 超临界甲醇处理活性炭并不改变活性炭样品对钌的吸附量, 但硝酸氧化处理活性炭却能明显提高样品对钌的吸附能力. 活性炭表面的这些含氧基团虽然有利于钌离子的吸附, 但却不利于钌在活性炭表面的分散. 由于超临界甲醇流体处理活性炭时的表面反应及萃取作用, 可有效清除活性炭表面的不稳定含氧酸性基团, 避免还原过程中钌的迁移聚集, 使负载钌的分散度提高, 有利于增强钌与活性炭间的相互作用, 使钌部分缺失电子, 钌的结合能升高; 可明显提高负载钌炭催化剂葡萄糖催化加氢的活性.

English

    1. [1]

      (1) Rodriguez, R. F. Carbon 1998, 36, 159.  (1) Rodriguez, R. F. Carbon 1998, 36, 159.  

    2. [2]

      (2) Figueiredo, J. L.; Pereira, M. F. R.; Freitas, M. M. A.; Orfao, J. J. M. Carbon 1999, 37, 1379.  (2) Figueiredo, J. L.; Pereira, M. F. R.; Freitas, M. M. A.; Orfao, J. J. M. Carbon 1999, 37, 1379.  

    3. [3]

      (3) Radovic, L. R.; Rodriguez, R. F. Carbon Materials in Catalysis. In Chemistry and Physics of Carbon, Vol. 25; Thrower, P. A. Ed.; Dekker: New York, 1997; pp 243-358.(3) Radovic, L. R.; Rodriguez, R. F. Carbon Materials in Catalysis. In Chemistry and Physics of Carbon, Vol. 25; Thrower, P. A. Ed.; Dekker: New York, 1997; pp 243-358.

    4. [4]

      (4) Auer, E.; Freund, A.; Pietsch, J.; Tacke, T. Appl. Catal. A 1998, 173, 259.  (4) Auer, E.; Freund, A.; Pietsch, J.; Tacke, T. Appl. Catal. A 1998, 173, 259.  

    5. [5]

      (5) Hagen, S.; Barfod, R.; Fehrmann, R.; Jacobsen, C. J. H.; Teunissen, H. T.; Chorkendorff, I. B. J. Catal. 2003, 214, 327.  (5) Hagen, S.; Barfod, R.; Fehrmann, R.; Jacobsen, C. J. H.; Teunissen, H. T.; Chorkendorff, I. B. J. Catal. 2003, 214, 327.  

    6. [6]

      (6) Coloma, F.; Sepulveda-Escribano, A.; Fierro, J. L. G.; Rodriguez-Reinoso, F. Appl. Catal. A 1997, 150, 165.  (6) Coloma, F.; Sepulveda-Escribano, A.; Fierro, J. L. G.; Rodriguez-Reinoso, F. Appl. Catal. A 1997, 150, 165.  

    7. [7]

      (7) Aksoylu, A. E.; Madalena, M.; Freitas, M. A.; Fernando, M.; Pereira, R.; Figueiredo, J. L. Carbon 2001, 39, 175.  (7) Aksoylu, A. E.; Madalena, M.; Freitas, M. A.; Fernando, M.; Pereira, R.; Figueiredo, J. L. Carbon 2001, 39, 175.  

    8. [8]

      (8) Aksoylu, A. E.; Freitas, M. A.; Figueiredo, J. L. Appl. Catal. A 2000, 192, 29.  (8) Aksoylu, A. E.; Freitas, M. A.; Figueiredo, J. L. Appl. Catal. A 2000, 192, 29.  

    9. [9]

      (9) Song,W.; Li, Y.; Guo, X. H.; Li, J.; Huang, X. M.; Shen,W. J. J. Mol. Catal. A 2010, 328, 53.  (9) Song,W.; Li, Y.; Guo, X. H.; Li, J.; Huang, X. M.; Shen,W. J. J. Mol. Catal. A 2010, 328, 53.  

    10. [10]

      (10) Zheng, X. L.; Zhang, S.; Xu, J. X.;Wei, K. M. Carbon 2002, 40, 2597.  (10) Zheng, X. L.; Zhang, S.; Xu, J. X.;Wei, K. M. Carbon 2002, 40, 2597.  

    11. [11]

      (11) Rasheed, A.; Howe, J. Y.; Dadmun, M. D.; Britt, P. F. Carbon 2007, 45, 1072.  (11) Rasheed, A.; Howe, J. Y.; Dadmun, M. D.; Britt, P. F. Carbon 2007, 45, 1072.  

    12. [12]

      (12) Kowalczyk, Z.; Sentek, J.; Jodzis, S.; Mizera, E.; ralski, J.; Paryjczak, T.; Diduszko, R. Catal. Lett. 1997, 45, 65.  (12) Kowalczyk, Z.; Sentek, J.; Jodzis, S.; Mizera, E.; ralski, J.; Paryjczak, T.; Diduszko, R. Catal. Lett. 1997, 45, 65.  

    13. [13]

      (13) Han,W. F.; Liu, H. Z.; Zhu, H. Catal. Commun. 2007, 8, 351.  (13) Han,W. F.; Liu, H. Z.; Zhu, H. Catal. Commun. 2007, 8, 351.  

    14. [14]

      (14) Takaoka, M.; Yokokawa, H.; Takeda, N. Appl. Catal. B 2007, 74, 179.  (14) Takaoka, M.; Yokokawa, H.; Takeda, N. Appl. Catal. B 2007, 74, 179.  

    15. [15]

      (15) Ding, L. X.;Wang, S. R.; Zheng, X. L.; Chen, Y.; Lu, T. H.; Cao, D. X.; Tang, Y.W. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26, 1311. [丁良鑫, 王士瑞, 郑小龙, 陈煜, 陆天虹, 曹殿学, 唐亚文. 物理化学学报, 2010, 26, 1311.](15) Ding, L. X.;Wang, S. R.; Zheng, X. L.; Chen, Y.; Lu, T. H.; Cao, D. X.; Tang, Y.W. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26, 1311. [丁良鑫, 王士瑞, 郑小龙, 陈煜, 陆天虹, 曹殿学, 唐亚文. 物理化学学报, 2010, 26, 1311.]

    16. [16]

      (16) Erkey, C. J. Supercritical Fluids 2009, 47, 517.  (16) Erkey, C. J. Supercritical Fluids 2009, 47, 517.  

    17. [17]

      (17) Jiao, J. X.; Xu, Q.; Li, L. M. J. Colloid Interface Sci. 2007, 316, 596.  (17) Jiao, J. X.; Xu, Q.; Li, L. M. J. Colloid Interface Sci. 2007, 316, 596.  

    18. [18]

      (18) Kim, J.; Kelly, M. J.; Lamb, H. H.; Roberts, G.W.; Kiserow, D. J. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 10446.  (18) Kim, J.; Kelly, M. J.; Lamb, H. H.; Roberts, G.W.; Kiserow, D. J. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 10446.  

    19. [19]

      (19) Hoffer, B.W.; Crezee, E.; Mooijman, P. R. M.; Langeveld, A. D.; Kapteijn, F.; Moulijn, J. A. Catal. Today 2003, 79-80, 35.(19) Hoffer, B.W.; Crezee, E.; Mooijman, P. R. M.; Langeveld, A. D.; Kapteijn, F.; Moulijn, J. A. Catal. Today 2003, 79-80, 35.

    20. [20]

      (20) rp, K. V.; Boerman, E.; Cavenaghi, C. V.; Berben, P. H. Catal. Today 1999, 52, 349.  (20) rp, K. V.; Boerman, E.; Cavenaghi, C. V.; Berben, P. H. Catal. Today 1999, 52, 349.  

    21. [21]

      (21) Pierre, G.; Nathalie, N.; Flèche, G.; Fuertes, P.; Perrard, A. J. Catal. 1998, 180, 51.  (21) Pierre, G.; Nathalie, N.; Flèche, G.; Fuertes, P.; Perrard, A. J. Catal. 1998, 180, 51.  

    22. [22]

      (22) Kusserow, B.; Schimpf, S.; Claus, P. Adv. Synth. Catal. 2003, 345, 289.  (22) Kusserow, B.; Schimpf, S.; Claus, P. Adv. Synth. Catal. 2003, 345, 289.  

    23. [23]

      (23) Boehm, H. P. Carbon 1994, 32, 759.  (23) Boehm, H. P. Carbon 1994, 32, 759.  

    24. [24]

      (24) Mangun, C. L.; Benak, K. R.; Economy, J.; Foster, K. L. Carbon 2001, 39, 1809.  (24) Mangun, C. L.; Benak, K. R.; Economy, J.; Foster, K. L. Carbon 2001, 39, 1809.  

    25. [25]

      (25) Boehm, H. P. Carbon 2002, 40, 145.  (25) Boehm, H. P. Carbon 2002, 40, 145.  

    26. [26]

      (26) Lucas, A. D.; Valverde, J. L.; Canizares, P.; Rodriguez, L. Appl. Catal. A 1998, 172, 165.  (26) Lucas, A. D.; Valverde, J. L.; Canizares, P.; Rodriguez, L. Appl. Catal. A 1998, 172, 165.  

    27. [27]

      (27) Sun, Z. Y.; Liu, Z. M.; Han, B. X.; Miao, S. H.; Miao, Z. J.; An, G. M. J. Colloid Interface Sci. 2006, 304, 323.  (27) Sun, Z. Y.; Liu, Z. M.; Han, B. X.; Miao, S. H.; Miao, Z. J.; An, G. M. J. Colloid Interface Sci. 2006, 304, 323.  

    28. [28]

      (28) Han,W. F.; Zhao, B.; Huo, C.; Liu, H. Z. Chin. J. Catal. 2004, 25, 194. [韩文锋, 赵波, 霍超, 刘化章. 催化学报, 2004, 25, 194.](28) Han,W. F.; Zhao, B.; Huo, C.; Liu, H. Z. Chin. J. Catal. 2004, 25, 194. [韩文锋, 赵波, 霍超, 刘化章. 催化学报, 2004, 25, 194.]

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  892
  • 文章访问数:  2691
  • HTML全文浏览量:  8
文章相关
  • 发布日期:  2011-12-29
  • 收稿日期:  2011-09-14
  • 网络出版日期:  2011-11-18
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章