納米Au/HZSM- 沸石催化劑的與甲烷轉(zhuǎn)艾沙 *， ，馬鳳大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，精細(xì)化工省部級 ，（傳真 納米金催化劑的和應(yīng)用是近年來催化界的研究熱點。沸石是負(fù)載金催化劑的重要載體。但由于沸石等電點低，因而在沸石上高分散催化劑還。本文采用負(fù)壓沉積沉淀法并結(jié)合不同氣氛焙燒處理，出了金顆粒比較均勻，金顆粒尺寸主要在2-10nm范圍內(nèi)的納米Au/HZSM-5沸石催化劑。并將它用于甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)中，研究發(fā)現(xiàn)，納米Au/HZSM-5沸石催化劑有一前金是最美的化學(xué)元一。早期金被認(rèn)為是催化惰性的金屬，難于高分散，一般不適合作為催化劑使用。上紀(jì)80年代，人們發(fā)[123]MgOA2O3SiO2為載體的負(fù)載型金催化劑，在烯烴加氫反應(yīng)、氫氣的氧化反應(yīng)和氫氣還原氮氧化物等反應(yīng)中，具有一定的催化活性。最近進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，高分散的納米金催化劑在許多反應(yīng)中表現(xiàn)出了比較好的催化活性[4-7]。高分散是負(fù)載型催化劑時追求的目標(biāo)。對于負(fù)載型金催化劑高分散不但可以獲得較好的催化活性，而且可以降低負(fù)載型金催化劑的成本。得到高分散的負(fù)載型金催化劑焙燒處理地關(guān)鍵。到目前為止，文獻(xiàn)中的有關(guān)金催化劑的焙燒都采用電加熱爐，焙燒氣氛以空氣最多。催化劑過焙燒是一個重要環(huán)節(jié)。焙燒溫度太低，活性相沒有形成；溫度太高，納米金粒子的粒徑會增大，影響活性。HZSM-5沸石為載體，采用負(fù)壓沉積沉淀了負(fù)載型納米金催化劑，并詳細(xì)研究了焙燒氣氛對納米Au/HZSM-5沸石催化劑顆粒度的影響和活化甲烷的能力。實驗部分一、載HZSM-5沸石的Na/ZSM-5沸石原粉（20-50nm，nSiO2/nAl2O3=25）由大連理工大學(xué)工業(yè)催化提供。首5400.4mol/L硝酸銨溶液，按催化劑與制得HZSM-5沸石。二、采用負(fù)壓沉積沉淀法（V-DP）負(fù)載型納米Au/HZSM-5沸石催化將HZSM-5沸石載體于80℃，攪拌和負(fù)壓條件下進(jìn)行脫氣預(yù)處理，然后在攪拌和負(fù)壓條件下先加入金前驅(qū)體溶液，再加入尿素沉淀劑，繼續(xù)負(fù)壓攪拌～24h。然后進(jìn)行固液分離，固體用去離子水洗至無氯，再在80℃下干燥12hAu/HZSM-5沸石催化劑。結(jié)果與討論圖1和圖2給出了焙燒前后采用負(fù)壓沉積沉淀法的納米Au/HZSM-5沸石催化劑的TEM照片。由圖1和圖2可見，從焙燒前負(fù)載型納米Au/HZSM-5沸石催化劑的TEM中能看到微小金顆粒估計尺寸小于3nm，這常壓積沉法負(fù)型納金催劑不。焙后的TEM中也都出現(xiàn)了金顆粒，但粒度分布大10~20nm之間，常壓沉積淀法粒度有降低。眾周知，納米沸石具有較大的外表面和較短的微孔孔道。這些特點有利于高分散的負(fù)載金催化劑。但是，由于納米沸石表面能高，所以通常納米沸石粒子不是獨立存在，而是通過粒子外表面的相互接觸形成團(tuán)聚體，同時在團(tuán)聚體中產(chǎn)生屬于介孔和大孔范圍的不規(guī)則晶間孔。這些晶間孔和沸石微孔通常被水分子和有機(jī)物占有。在用負(fù)壓沉積沉淀法負(fù)載金催化劑時，負(fù)壓操作有利于凈化納米負(fù)壓沉積沉淀法比常壓沉積沉淀法更有利于金顆粒較小的催化劑的緣故。本文還了負(fù)壓沉積沉淀法的納米1.88Au/HZSM-5沸石催化劑在同一焙燒溫度下，焙燒氣2可見，負(fù)載金樣品在氮氣和氬氣氣氛中焙燒時，其分散度和金顆粒尺寸明顯優(yōu)于在空氣氣氛中焙燒，但在氫氣氣氛中焙燒的效果明顯差于在空氣氣氛中焙燒。相比之下，氬氣氣氛最好，所得樣品的金顆粒尺寸主要分布在5-10nm之間，比較均勻。這一點明顯不同于常規(guī)焙燒。關(guān)于負(fù)載金樣品在焙燒過ABABFig.1TEMimagesofnano-Au/HZSM-5zeolitecatalysts(A)1.88Au/HZSM-5(wt%)uncalcinated;(B)1.88Au/HZSM-5(wt%)540℃calcinatedABABFig.2TEMimagesofnano-Au/HZSM-5catalystsaftercalcination(A)1.88Au/HZSM-5(wt%)540℃N2-calcinated;(B)1.88Au/HZSM-5(wt%)540℃位于2916-2934cm-1峰歸屬為CH2中的C-H稱伸縮振動吸收峰；位于2860-2870cm-1峰歸屬為CHC-HHZSM-5僅在2960cm-1、2934cm-1、2860cm-1處出現(xiàn)了屬于C-H的振動的較弱吸收峰。對照載體和催化劑的甲烷吸附紅外光譜可以發(fā)現(xiàn)，載金催 Wavenumbers(cm-圖3原位紅外裝置上吸附甲烷的實驗結(jié)結(jié)采用負(fù)壓沉積沉淀法并結(jié)合氮氣和氬氣保護(hù)焙燒的后處理措施，在納米HZSM-5沸石載體上出了金顆粒均勻、分散度高的納米Au/HZSM-5沸石催化劑。其中，在540℃的氬氣氣氛中焙燒得到的樣品的金顆粒尺寸在5-10nm之間，分布均勻。載金催化劑具有較強的吸附甲烷能力。參考文獻(xiàn)BondGC,SermonPA,GoldBulletin,1973,4(6):102-BondGC,ThompsonDT CatalysisReviews-ScienceandEngineering,1999,41(3-4):319-HashamiASK,HunchingsGJ,AngewandteChemie-InternationalEdition,2006,45(47):7896-