二元、多元合金纳米催化剂催化硝基芳烃化合物选择加氢催化体系的结构可控构筑与构效关系研究

The microstructure- and morphology- controlled synthesis of bimetallic and multimetallic nanoparticles and their application in catalysis are vital to the development of highly efficient nanocatalysts. In this project, the synthesis of bimetallic and multimetallic nanocatalysts and selectively catalytic hydrogenation of nitroaromatics are investigated. The effect of crystal structure and morphology on the catalytic activty of nanocatalysts was also investigated. First, bimetallic and multi-metallic nanoparticles are prepared by the mono-metallic nanoparticle (such as nanosilver, nanocopper, and nanonickel) with different crystal structure and morphology in order to carry out the microstructure- and morphology-controlled synthesis of multi-metallic nanocatalysts. Second, using selectively catalytic hydrogenation of nitroaromatics to aminoaromatics as the model reaction, the structure-activity relationships between the crystal structures and morphologies of multi-metallic nanocatalysts and their catalytic activities are investigated. The selectively catalytic hydrogenation mechanism of bimetallic and multimetallic nanocatalysts with different crystal structures and morphologies is ascertained. Methodology and theory for the preparation of multi-metallic nano-catalysts are suggested. The present work is beneficial to the theoretical research of nanometal catalysis.

二元、多元合金纳米金属催化体系结构、形貌可控构筑与催化性能的研究，是进一步开发新型高性能纳米催化剂的关键。本项目主要进行二元和多元结构的纳米金属催化剂体系的设计构筑；并以硝基芳烃选择加氢为模型反应，研究纳米金属催化剂的构效关系。首先，以不同晶体结构、不同形貌的纳米金属（纳米镍、银、铜）为结构单元，设计、构筑二元与多元结构纳米金属催化剂体系，实现多元合金纳米催化剂结构、形貌的可控制备。其次，以硝基芳烃催化选择加氢制备芳胺为模型反应，研究二元、多元纳米金属的结构、形貌与催化性能的构效关系。通过对不同晶体结构、不同形貌二元、多元合金纳米催化剂可控构筑与选择催化加氢研究，形成硝基芳烃选择加氢高效纳米金属催化剂设计、制备理论。在纳米金属催化方面，本项目具有较高的理论研究价值。

多元纳米金属催化体系的结构、形貌可控构筑与催化性能的研究，是进一步开发新型高性能纳米催化剂的关键。纳米金属催化剂的微观结构与催化性能的构效关系研究和优化设计是当前催化科学的研究热点。本项目主要进行了二元、多元纳米金属催化剂体系的设计构筑；并以硝基芳烃选择加氢为模型反应，研究纳米金属催化剂微观结构与催化性能的构效关系。首先，以不同晶体结构的纳米金属（金、钯、银、镍、铜等）为结构单元，设计构筑多元纳米金属催化剂体系，通过实验数据分析、理论计算和分子动力学相结合，揭示多元纳米金属催化剂生长机理。其次，以硝基芳烃催化选择加氢制备芳胺为模型反应，实验研究与理论研究相结合，研究纳米金属催化剂结构与催化性能的构效关系和作用机理。理论与实验各有优势，相辅相成，有利于获得硝基芳烃选择加氢高效纳米金属催化剂设计、制备理论，并减少新型催化剂设计开发的时间与精力。在纳米金属催化方面研发方面，本项目具有较高的理论与应用研究价值。