炭凝胶负载钨催化剂的碳酸钠/钨酸钠催化制备开题报告

1. 研究目的与意义

炭凝胶是一种轻质、多孔、非晶态、块体纳米炭材料，其连续的三维网络结构可在纳米尺度控制和剪裁,因而是催化剂载体的最佳材料之一。碳化钨作为一种性能优良的非贵金属催化材料，不仅具有替代铂等贵金属催化剂的特性和良好的抗中毒能力，而且还有很强的耐酸性和较好的电催化活性。通过溶胶-凝胶法，将金属盐掺杂到起始的溶胶-凝胶反应溶液之中，金属盐取代碳酸钠作为碱性催化剂，再经过炭化还原，一步法合成制备出负载WC的金属-炭凝胶复合催化剂。这种一步法制备的金属-炭凝胶不仅具有较高的比表面积和可控的孔结构，而且金属可以在炭基体中分布均匀，使得其在催化领域的应用具有很大的潜力。

2. 国内外研究现状分析

2000年，moreno-castilla等人以异丙醇铝、正硅酸乙酯、正钛酸乙酯的为原料，将其加入到rf有机溶液中，经干燥、炭化得到了al2o3-c、sio2-c、tio2-c复合炭凝胶。与单一的al2o3、sio2、tio2相比，复合al2o3-c、sio2-c、tio2-c炭凝胶具有更高的比表面积和发达的孔隙结构和孔径分布，几种氧化物可以均匀地分散在炭基体中，为复合催化剂材料的制备提供了一定的依据。

rojas-cervantes等人将不同的含有na、k、mg、zr的盐加入到rf有机溶液中，制备得到了不同的碱金属或碱土金属-炭干凝胶此类干凝胶具有较大的孔径分布且金属在炭基体中分布均匀。作者使用此类金属-炭干凝胶对液相的苯甲醛与乙烷基醋酸盐的反应进行了研究，同时与传统浸渍方法制备的负载型碱金属/炭催化剂进行了活性比较，结果发现对于相同的碱金属采用溶胶-凝胶法制备的催化剂活性远远大于浸渍法制备的催化剂，同时他们制备的zr-c气凝胶还具有很好的产物选择性。

yoshizawa等人采用溶胶-凝胶法增大cu的添加量制备得到了含有部分cu2 离子的cu-c炭气凝胶，进一步对cu掺杂的气凝胶进行了研究。他们发现该有机胶在炭化后孔径分布为微孔-中孔分布。在1m-h2so4溶液中使用该气凝胶与空白的炭气凝胶进行伏-安电极循环实验，结果发现cu-c气凝胶具有较高的电容量和比电容量。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

（1）研究碳酸钠与钨酸钠的比例对炭凝胶负载钨金属催化剂的孔隙结构和钨形态的影响；

（2）研究炭化温度对炭凝胶负载钨催化剂的孔隙结构和钨形态的影响；

4. 研究创新点

以往的炭凝胶负载金属催化剂主要采用两步法：即首先在碳酸钠催化下制备出炭凝胶，然后再负载金属。本论文提出采用一步法制备出炭凝胶负载金属钨的制备方法，即采用碳酸钠与钨酸钠共同催化，制备炭凝胶负载金属催化剂。