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含过渡金属沸石分子筛催化剂由于在环境、工业催化领域的良好应用前景备受关注。给沸石分子筛骨架或表面引入高度分散的金属氧结构单元或具有明确组成的过渡金属化合物,通过其微观结构与性能的研究建立活性与组成、结构之间的关联,无论对高效催化剂的设计还是揭示催化作用的微观本质都具有重大的理论和实际意义。本文采用表面金属有机化学的方法研究了HY 和HZSM-5 沸石孔道表面与二茂铁的反应,试图在沸石的表面制备具有明确结构组成的表面环戊二稀铁物种,然后通过后续处理制备表面富含单分散Fe-O 结构单元的含铁沸石分子筛。论文采用原位红外光谱系统考察了二茂铁分子与各类沸石分子筛(如HY、NaY、HZSM-5和MCM-41)表面羟基之间的化学作用过程,用in situ FTIR、ICP、XRD、TPD-MS和UV-vis DRS 等方法对接枝产物的组成、结构及性质进行了详细表征,并结合原位红外探针、DRS 及XAFS 等手段对铁物种在Y 沸石表面的存在状态以及微观结构进行了表征,,还以CO 催化氧化为模型反应,考察了含铁Y 沸石的催化性能。论文得到了如下重要结果,发现:(1)在423 K,Cp2Fe分子可以与HY、HZSM-5沸石表面的酸性羟基发生化学反应,在沸石表面形成“半三明治”环戊二烯铁CpHFe(OZ≡)3(Z为沸石骨架Si 或Al 原子)表面物种。而Cp2Fe分子不能与NaY和MCM-41发生类似的接枝反应,加热直接导致Cp2Fe分子分解。(2)在真空和惰性气体气氛中,接枝在HZSM-5 沸石表面的CpHFe(OZ≡)3 比接枝在HY沸石表面的CpHFe(OZ≡)3有更高的热稳定性,前者的热分解温度为523K,后者的热分解温度为473K。(3)氧气气氛中773K焙烧接枝样品可得到表面含Fe的Y沸石,其铁离子主要以Fe-O-Al单元高分散孤立键合在沸石的表面。该样品在623K,对CO催化氧化反应表现出比浸渍法所制备Fe/Y高约三倍催化活性;(4)论文还通过原位红外探针、DRS以及XAFS等表征手段综合探测了铁在Y沸石表面的存在状态以及微观结构与催化活性之间的联系,认为处在沸石表面孤立的Fe-O结构是CO催化氧化反应的活性位。本论文的创新点:首次发现Cp2Fe 分子与酸性沸石反应可得到“半三明治”结构的环戊二烯铁物种,并对其组成、结构和性能进行了详细表征;通过后续处理得到了表面含高分散Fe-O 结构单元的Y 分子筛,并发现其对CO 氧化具有很高的催化活性。