硅基金催化剂催化氧化环己烷性能的研究

发布时间：2017-11-01 18:17

  本文关键词：硅基金催化剂催化氧化环己烷性能的研究

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【摘要】：环己酮是一种很重要的合成中间体,主要用来合成己二酸和己内酰胺,其市场前景广阔,但是传统的环己酮生产工艺都有明显的缺陷,所以开发新的环己酮生产工艺一直备受关注。纳米金催化剂无毒无害,低温活性高并且对酸碱反应环境的耐受性强,其催化环己烷氧化是一个十分值得探究的课题。本文主要研究了两个方面内容:二次改性对于普通负载型纳米金催化剂Au/TiO2@SiO2催化性能的影响;以介孔分子筛SBA-15为载体制备Au/TiO2@SBA-15并研究其催化氧化环己烷性能和反应条件的影响。用TEM、XRD、XPS、AAS等手段表征催化剂,考察了催化剂的金的负载量以及粒径分布情况等。主要得到如下结果和结论:适当的二次改性对于Au/TiO2@SiO2催化剂催化性能的影响很小但是在提高催化剂稳定性上很有帮助。当二次改性TiO2负载量为10%、在300℃下焙烧1 h后得到的催化剂10%TiO2/Au/TiO2@SiO2的催化性能最好,环己烷的转化率达到16.9%,环己酮和环己醇的总选择性达到82.9%,反应的TOF达到10567.8 h-1。通过循环实验可以看到,催化剂的活性和选择性能够很好地保持,相比未做二次改性的催化剂稳定性更好。并且改性剂TiO2的效果比改性剂SiO2的效果好。负载型纳米金催化剂Au/10%TiO2@SBA-15中,Au和TiO2的加入并没有明显的破坏SBA-15规整有序的孔道结构,催化剂上金纳米颗粒在载体表面高度分散并具有很好的纳米尺寸效应,载体上金粒子分布均匀,粒径平均只有12 nm。用0.5%Au/10%TiO2-SiO2催化剂在150℃、1.5 MPa下催化氧化环己烷,环己烷转化率达到14.1%,酮醇选择性有95.6%,TOF达到3426.0 h-1,这也是在实验过程中取得的最好的反应效果。本文研究了普通二氧化硅和介孔二氧化硅材料为载体制备的Au催化剂的催化性能,并取得了较好的效果,这对于开发新的环己酮生产工艺具有积极的意义,值得我们进一步的探究。
【关键词】：金催化剂 二氧化硅 环己烷 SBA-15 环己酮
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 文献综述10-23
• 1.1 前言10-11
• 1.2 环己酮简介11
• 1.3 环己酮的生产工艺介绍11-14
• 1.3.1 苯酚加氢工艺12
• 1.3.2 环己烷氧化工艺12-13
• 1.3.3 环己烯水合工艺13-14
• 1.4 环己烷氧化催化剂的研究进展14-17
• 1.4.1 均相催化剂14-15
• 1.4.2 多相催化剂15-17
• 1.5 纳米金催化剂概述17-22
• 1.5.1 主要研究历程17-18
• 1.5.2 主要应用18-19
• 1.5.3 研究进展19-20
• 1.5.4 常用制备方法20-22
• 1.6 本课题的研究目的和内容22-23
• 第二章 实验部分23-29
• 2.1 实验药品23-24
• 2.2 设备和表征仪器24
• 2.3 催化剂表征方法24-25
• 2.3.1 元素分析24-25
• 2.3.2 比表面积（BET）分析25
• 2.3.3 透射电子显微镜（TEM）分析25
• 2.3.4 粉末X射线衍射（XRD）分析25
• 2.4 环己烷催化氧化实验25-26
• 2.5 产物分析26-29
• 2.5.1 定性分析26-27
• 2.5.2 定量分析27-29
• 第三章 Au/TiO_2@SiO_2催化剂的稳定性强化研究29-42
• 3.1 SSPM法制备改性Au/TiO_2@SiO_229-30
• 3.1.1 DAE法制备Au/TiO_2@SiO_2催化剂29
• 3.1.2 TiO_2/Au/TiO_2@SiO_2催化剂29-30
• 3.1.3 SiO_2/Au/TiO_2@SiO_2催化剂30
• 3.2 TiO_2/Au/TiO_2@SiO_2催化剂的环已烷催化氧化性能30-33
• 3.2.1 改性剂TiO_2负载量对催化剂性能的影响30-32
• 3.2.2 焙烧温度对TiO_2/Au/TiO_2@SiO_2的影响32-33
• 3.3 SiO_2/Au/TiO_2@SiO_2催化剂的环已烷催化氧化性能33-34
• 3.3.1 改性剂SiO_2负载量对催化剂性能的影响33
• 3.3.2 焙烧温度对SiO_2/Au/TiO_2@SiO_2的影响33-34
• 3.4 改性剂对催化剂上金粒子的稳定效果34-36
• 3.5 催化剂的表征36-39
• 3.5.1 XRD表征36-37
• 3.5.2 TEM表征37-39
• 3.6 不同改性剂对催化剂性能的影响39-40
• 3.7 本章小结40-42
• 第四章 Au/TiO_2 @SBA-15催化剂的制备及其氧化环己烷性能的研究42-51
• 4.1 Au/TiO_2@SBA-15催化剂的制备42-43
• 4.2 Au/TiO_2@SBA-15催化环己烷性能的研究43-44
• 4.2.1 添加TiO_2对催化剂性能的影响43-44
• 4.2.2 温度对Au/10%TiO_2@SBA-15催化氧化环己烷性能的影响44
• 4.3 催化剂的表征44-50
• 4.3.1 XRD表征分析44-46
• 4.3.2 N2吸附-脱附分析46-47
• 4.3.3 TEM分析47-48
• 4.3.4 XPS分析48-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第五章 结论与展望51-53
• 5.1 结论51-52
• 5.2 展望52-53
• 参考文献53-60
• 在校研究成果60-61
• 致谢61

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