利用化學流體沉積法所製備之雙金屬觸媒於水中進行氫化反應

Synthesis of Bimetallic Catalyst by Chemical Fluid Deposition for Hydrogenations in Aqueous Solution

許彥平(Yen-Ping Hsu)

指導教授 ： 談駿嵩

國立清華大學/工學院/化學工程學系/碩士(2014年)

摘要

本研究分為三部份：第一部份是利用化學流體沉積法製備雙金屬Rh-Pt/SBA-15合金觸媒，其是使用超臨界CO2溶解乙醯丙酮鉑及乙醯丙酮銠，挾帶此金屬前驅物進入中孔洞矽基材SBA-15孔道內，再通入氫氣還原金屬前驅物形成雙金屬奈米粒子，所製備之觸媒透過EDS、廣角度及小角度XRD、TEM及XPS等儀器鑑定，以獲得觸媒金屬含量、顆粒大小、合金結構、孔徑大小及比表面積等性質；第二部分則是利用上述製備之Rh-Pt/SBA-15雙金屬觸媒於水中進行對苯二甲酸及其衍生物之苯環氫化反應。實驗結果發現，Rh/SBA-15於對苯二甲酸氫化反應僅有24.2%的轉化率，Pt/SBA-15則不反應，但若以Rh70Pt30/SBA-15雙金屬觸媒進行催化反應時，同樣反應兩小時可達到74.3%的高轉化率，反應時間四小時後轉化率達99.6%。當Rh-Pt/SBA-15雙金屬觸媒在進行苯環氫化時，Pt金屬會先吸附反應物之苯環，而後Rh金屬接續進行苯環的氫化反應，故Rh-Pt雙金屬在對芳香烴類化合物的苯環氫化反應具有顯著的加成效應(Synergistic Effect)。第三部分針對鄰苯二甲酸酯及其衍生物之氫化反應進行研究，由實驗結果發現，使用Rh/C觸媒可以直接進行鄰苯二甲酸酯的氫化反應，不須額外添加溶劑，且觸媒對苯環氫化的選擇性極高，反應過程中沒有副產物生成，未來可開發此氫化反應系統，以生產對人體無害之塑化劑。本研究已成功利用所開發之雙金屬觸媒搭配水溶劑進行反應，可應用於工業上芳香烴類苯環氫化反應，達到永續及綠色化學之目的，未來更希望應用於氫化鄰苯二甲酸酯，以開發無毒之塑化劑。

關鍵字

化學流體沉積 ； Rh-Pt雙金屬 ； 超臨界二氧化碳 ； 對苯二甲酸 ； 氫化反應 ； 塑化劑 ； 鄰苯二甲酸酯

參考文獻

徐漢，“在高壓二氧化碳水溶液中進行氫解及氫化反應”， 碩士論文，國立清華大學化學工程研究所(2013)。

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