碳酸二甲酯(DMC)是我国煤化工领域重点开发的下游绿色化学品,活性炭负载纳米铜催化剂Cu/AC在甲醇氧化羰基合成DMC中反应活性很高,但由于高度分散的铜纳米晶体表面能高,在反应过程中容易发生团聚,极大地制约了其催化剂性能。本课题采用”先壳后核”策略,组装制备了yolk-shell结构碳包覆纳米铜(Cu@C)催化剂,并通过表征手段详细阐述了Cu@C的合成机理,旨在利用特殊的限域性结构体系限制铜纳米粒子聚集,提供适于催化反应特定的微化学环境,进而在甲醇氧化羰基化反应中获得理想的催化性能。通过改变合成过程中浸渍铜盐的浓度,可以实现对Cu核尺寸在30-55 nm范围内的调控。同样,通过改变铜源种类可实现对碳壳内Cu核的数量进行调控,可得到具有单核或多核的Cu@C纳米粒子。在高温条件下,碳壳可以起到屏障作用,有效阻止Cu核的迁移和团聚。更为重要的是,该合成路线为制备其他类型yolk-shell结构材料提供了思路,对于一些核组分复杂或是常规合成路线难以实现的材料,可以在本文合成路线基础上,通过改变金属盐的种类加以实现。Cu@C纳米催化剂壳层孔隙结构影响其在甲醇氧化羰基化反应中的催化活性。由于碳层的存在,不利于反应物和产物分子在其空腔和反应体系间的快速扩散,是制约Cu@C催化性能的主要原因。通过KOH对催化剂进行活化,催化剂壳层孔隙明显增加,同时,其壳层和空腔内由大量小尺寸Cu纳米颗粒形成,提供了更多的活性位点,其催化性能得到极大改善。