Pd/MWCNTs的制备及其反应性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着现代工业与经济的发展，能源需求日益增加。特别是石油能源，由于人类社会的不断开采，石油资源目前面临着枯竭的危险。面对日益严峻的能源和资源问题，各国政府高度重视可再生能源的发展。发展可再生能源已经成为许多国家能源发展战略的重要组成部分。过去几年，我国可再生能源产业有了较全面的发展，在风能、太阳能、生物质能、核能等利用领域都取得了令人欣喜的成绩。

在生物质能方面，根据目前我国生物质能利用技术状况，生物质能利用重点将是沼气、生物质发电、生物质液体燃料等。近期内我国生物液体燃料的重点技术研发方向是利用非粮食原料(主要为甜高梁、木薯以及木质纤维素等)生产燃料乙醇技术。

本课题主要通过设计高度分散、高活性的pd纳米粒子催化剂，实现纤维素一步加氢制混合醇。

2. 国内外研究现状分析

对于纤维素转化为各种化学品可分为两步，首先纤维素选择性地水解为糖，糖进一步转化为燃料和化学品。

2006年,日本北海道大学的研究人员首次报道了在多相催化反应体系中纤维素催化加氢降解制六元糖醇的研究结果。在负载型贵金属铂催化剂的作用下,纤维素在水相中190℃加氢反应24小时,得到山梨醇和甘露醇产物的总收率为31%。几乎同时,我国北京大学的科研人员报道了在贵金属钌纳米催化剂上纤维二糖催化转化的研究结果,并尝试揭示纤维素催化加氢降解过程中的某些反应机理。

2007年,研究人员报道了更进一步的研究结果,在负载型钌催化剂上进行纤维素降解,产物六元糖醇收率可以达到39%。

近年来, 研究人员开始逐步转向集多功能于一体的催化剂研制, 并以提高纤维素转化率和多元醇得率为最终目标。

3. 研究的基本内容与计划

（1），查阅与负载型纳米催化剂相关文献，做好前期准备工作；（2），通过浓硝酸回流法，将MWCNTs纯化并且功能化；（3），通过BET氮气吸附情况，观察MWCNTs尾端是否被打开；（4），利用湿化学法，将处理后的MWCNTs浸渍于硝酸钯水溶液中，超声处理后，80℃水浴干燥；（5），用甲酸钠还原，并用去离子水洗涤，60℃下干燥；（6），通过透射电子显微镜（TEM）分析Pd/MWCNTs的表征；（7），利用所制得的Pd/MWCNTs催化剂，催化纤维素加氢还原，通过反应速率及目标产物 的得率来评估其催化活性。

4. 研究创新点

（1）将钯粒子封装在碳纳米管内部，增强了钯纳米催化剂的催化活性及稳定性；

（2）这种催化剂在纤维素转化方面没有见报道。