介孔分子筛负载型复合材料的制备及其催化性能研究

发布时间：2019-04-27 02:33

【摘要】：二氧化硅分子筛与其他微孔分子筛材料相比,存在比表面较大,孔径尺寸易调变及内外表面均易修饰等显著优势,同时在吸附,催化,离子交换等一些方面具有较好的实际应用前景。纯的,有序二氧化硅分子筛基本不具备氧化,还原及酸性等活性能力,为将其应用在催化领域,我们就需要在其结构中加进带有活性的物质以及对其内外表面进行功能化修饰来提高其在催化方面的应用性能。此外,对于一些大分子参与的催化反应,介孔分子筛的孔径尺寸也是影响催化活性的因素之一。就这些影响因素,本论文主要对以下几个相关方面进行了研究:(1)使用正己烷作为胶束膨胀剂、NH4NO3作为结构辅助剂,制得了不同孔径的有序的SBA-15介孔分子筛。将合成的一种含磺酸基的官能化布朗斯特酸性离子液体([PSMim][HSO4])通过浸渍法负载到不同孔径的SBA-15上。得到SBA-15负载离子液体的酸催化剂(1-IL@SBA-15(5nm,8nm,12nm)),通过FT-IR,TG-DSC,N_2物理吸附,XRD和TEM表征其物理化学性质。用苯酚与叔丁醇烷基化反应来评价这些合成的含磺酸基离子液体的催化剂材料的催化性能。评估了含磺酸基离子液体的负载量,空速,反应温度,原料摩尔比,SBA-15的孔径等变量对苯酚转化率及产物选择性的影响。结果表明,与1-IL@SBA-15(5nm)和1-IL@SBA-15(12nm)相比,1-IL@SBA-15(8nm)在80℃的温度,醇与苯酚的摩尔比为2:1下显示出最高的苯酚转化率85.5%。证明了使用相同含量的催化剂的离子液体,与同为载体的SBA-15(5nm,12nm)相比,载体SBA-15(8nm)具有优越的催化活性和选择性。(2)使用1,3,5-三甲苯作为胶束膨胀剂,制得了拥有不同孔径的MCM-41介孔分子筛。将合成的一种含磺酸基的官能化酸性离子液体([PSMim][HSO4])通过浸渍法负载到不同孔径的MCM-41上,得到催化剂(1-IL@MMC-41(2.4nm,3.6nm,4.8nm)),通过FT-IR,TG-DSC,N_2物理吸附,XRD和TEM表征其物理化学性质。研究了反应温度,MCM-41的孔径大小对苯酚与叔丁醇烷基化反应的催化影响。结果表明,与1-IL@MCM-41(2.4nm)和1-IL@MMCM-41(3.6nm)相比,1-IL@MMC-41(4.8nm)在80℃的温度下显示出最高的苯酚转化率78.7%。证明了使用相同含量离子液体的催化剂,与同为载体的MCM-41(2.4nm,3.6nm)相比,载体MCM-41(4.8nm)具有较好的催化活性和选择性。(3)通过将三甲基氯硅烷作为官能化试剂对SBA-15介孔分子筛表面的羟基键合,制备出有机-无机复合介孔基体材料。将从废全氟磺酸离子交换膜(PFSIEM)中溶解得到的全氟磺酸醇溶液通过浸渍法加载到复合介孔基体材料,制得Nafion-Me-SBA-15催化剂,并通过FT-IR,N_2物理吸附,XRD和TEM表征其物理化学性质。评估了反应温度和空速,反应时间等变量对苯酚与叔丁醇烷基化反应的催化影响。结果表明,随着催化剂中具有催化性质的Nafion含量增加,催化材料始终存在着良好的孔道结构。在温度为120℃,空速为4h-1苯酚的最大转化率达到89.3%。此外,用三甲基氯硅烷将甲基接在催化剂载体材料的内外表面上,这有利于延迟催化剂的失活。
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【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O643.36

【参考文献】