新型金属—有机骨架固载氧化钨的制备及催化性能研究

发布时间：2018-03-08 04:20

  本文选题：金属-有机骨架　切入点：UiO-66　出处：《河南工业大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：金属-有机骨架一般是以多配位数的过渡金属离子与单齿或多齿有机配体通过配位而形成的空间网状结构。因其结构特征,使得该材料可广泛用于催化、吸附、选择性分离等领域。本文分别以金属-有机骨架UiO-66和MIL-101为载体、钨酸为活性组分前驱体、硼酸为助催化剂前躯体,采用传统浸渍法和微波辅助合成法制备了三种催化剂,并研究了它们对环戊烯选择氧化合成戊二醛反应的催化性能;采用不同的表征手段对催化剂进行表征,探索催化剂的活性与其结构的之间的关系。本文的主要内容如下:(1)采用传统浸渍法制备了不同氧化钨含量的WO3/UiO-66催化剂,并研究了它们对环戊烯选择性氧化合成戊二醛反应的催化性能。实验结果表明:40%(w)WO3/UiO-66催化剂的催化性能最佳;当反应时间24 h、反应温度35℃、n(CPE):n(H2O2):n(WO3)=1:2.5:0.05、V(TBA):V(CPE)=10时,环戊烯转化率达到92.2%,戊二醛的得率达到50.3%。FT-IR、XRD、N2吸附表征结果显示:UiO-66具有高比表面积、对WO3具有很高的负载能力,并且骨架结构相当稳定。由于金属-有机骨架不能高温焙烧,活性组分WO3不能得到充分活化,也使得WO3与载体之间的作用不强,从而限制了催化剂的催化活性和重复使用性能。(2)采用微波辅助合成法制备了不同氧化钨和氧化硼含量的B2O3-WO3/UiO-66(MW)新型催化剂,并研究了它们对环戊烯选择性氧化合成戊二醛反应的催化性能。实验结果表明:15%(w)B2O3-40%(w)WO3/UiO-66(MW)催化剂的催化性能最佳;反应时间为24 h,反应温度为35℃,n(CPE):n(H2O2):n(WO3):n(B2O3)=1:2.5:0.05:0.065,V(TBA):V(CPE)=10:1时,环戊烯的转化率高达100%,戊二醛的产率为74.0%。系列表征结果说明,WO3和B2O3高度分散到UiO-66骨架孔道内,在保持骨架晶体结构和形貌的同时,提高了骨架的热稳定性;一定量的B2O3分子分布在WO3分子内,从而增加活性组分WO3的聚集程度,导致催化剂中W6+增多,降低催化剂的L酸酸强度,正是这种低聚态的、具有中等强度的、L酸酸性位的氧化钨物种对环戊烯选择氧化合成戊二醛反应发挥着优良的催化性能。(3)采用微波辅助合成法制备了不同氧化钨和氧化硼含量的B2O3-WO3/MIL-101新型催化剂,并研究了它们对环戊烯选择性氧化合成戊二醛反应的催化性能。实验结果表明:15%(w)B2O3-30%(w)WO3/MIL-101催化剂的催化性能最佳;反应时间为24 h,反应温度为35℃,n(CPE):n(H2O2):n(WO3):n(B2O3)=1:2.5:0.035:0.065,V(TBA):V(CPE)=10:1时,环戊烯的转化率高达100%,戊二醛的产率为76.1%。系列表征结果说明,WO3和B2O3高度分散到MIL-101骨架孔道内,在保持骨架晶体结构和形貌的同时,提高了骨架的热稳定性;一定量的B2O3分子分布在WO3分子内,从而导致催化剂中W6+增多,降低催化剂的L酸酸强度,正是这种低聚态的、具有中等强度的、L酸酸性位的氧化钨物种对环戊烯选择氧化合成戊二醛反应发挥着优良的催化性能。
[Abstract]:The metal-organic skeleton is a spatial network formed by the coordination of transition metal ions with monodentate or polydentate organic ligands. Because of its structural characteristics, the material can be widely used in catalysis and adsorption. In this paper, three kinds of catalysts were prepared using metal-organic skeleton UiO-66 and MIL-101 as support, tungstic acid as active component precursor, boric acid as catalyst precursor, traditional impregnation method and microwave-assisted synthesis method. Their catalytic properties for selective oxidation of cyclopentene to glutaraldehyde were studied. The main contents of this paper are as follows: (1) WO3/UiO-66 catalysts with different tungsten oxide contents were prepared by traditional impregnation method. Their catalytic performance for selective oxidation of cyclopentene to glutaraldehyde was studied. The experimental results showed that the catalytic performance of W40 WO _ 3 / UiO-66 catalyst was the best, and the reaction temperature was 35 鈩，

本文编号：1582384