新型纳米金催化剂的合成及其催化环己烷氧化性能研究

发布时间：2017-03-18 11:05

  本文关键词：新型纳米金催化剂的合成及其催化环己烷氧化性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：环己烷选择性氧化制备环己酮和环己醇(简称为KA油)的过程具有重要的工业应用价值,同时也是具有挑战性的研究课题。纳米金催化剂具有优异的低温催化氧化活性,并在诸多反应中表现出较高的催化活性。本文根据相关文献,提出了两种新型的纳米金催化剂的合成路线,即不添加模板剂的介孔二氧化硅负载的纳米金催化剂(Au/M-SiO2)和介孔二氧化硅球负载的纳米金催化剂(Au/MMSS),运用BET、UV-vis、TEM、XRD等测试手段对催化剂进行表征,并将合成的催化剂用于催化液相环己烷选择氧化反应。 研究结果表明,两种合成方法制得的催化剂均是介孔材料,且金粒子大小均匀,并具有较高的反应活性。对于1.5%Au/M-SiO2催化剂,以丙酮为溶剂,在423K,1.5MPaO2下,反应3小时,环己烷转化率可达22.66%,环己酮和环己醇总的选择性为83.10%。0.2%Au/M-SiO2催化剂的TOF值可以达到21097h-1。对于0.2%Au/MMSS-0.49催化剂,在以丙酮为溶剂,423K,1.5MPa02下,反应5小时,环己烷转化率达19.88%,环己酮和环己醇总的选择性为76.76%。另外,反应溶剂对环己烷氧化反应有很大的影响,偶极非质子溶剂由于对反应过渡态的溶剂化效应较弱,比质子溶剂更有利于环己烷氧化反应。金负载量对环己烷氧化的影响,主要是通过影响金催化剂活性中心位的多少来影响其催化剂性能。通过反应产物选择性与反应转化率的关系可知,环己烷液相氧化反应的过程为：反应开始时,环己烷被氧化成环己基过氧化氢,之后环己基过氧氢转化成环己酮和环己醇,环己醇进一步被氧化成环己酮,当转化率较高时环己醇和环己酮进一步被氧化为深度氧化产物。
【关键词】：环己烷氧化 纳米金催化剂 KA油 溶剂效应
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 前言10-13
• 1.1 课题背景及意义10-11
• 1.2 研究思路及研究内容11-13
• 第2章 文献综述13-24
• 2.1 环己烷氧化制KA油研究进展13-19
• 2.1.1 KA油生产工艺13-14
• 2.1.2 环己烷氧化反应氧化剂的选择14-15
• 2.1.3 反应溶剂的分类及对环己烷氧化的影响15-16
• 2.1.4 用于环己烷氧化反应的固体催化剂研究进展16-19
• 2.2 纳米金催化剂研究进展19-23
• 2.2.1 金催化剂的发现19
• 2.2.2 纳米金催化剂的制备方法及应用19-22
• 2.2.3 纳米金催化剂用于环己烷氧化研究进展22-23
• 2.3 关于纳米金催化剂应用的挑战与机遇23-24
• 第3章 实验部分24-31
• 3.1 原料、药品与设备24-25
• 3.2 催化剂的表征25-26
• 3.2.1 比表面积和孔径分布分析(BET,BJH)25
• 3.2.2 紫外-可见吸收光谱分析(UV-vis)25
• 3.2.3 透射电子显微镜分析(TEM)25-26
• 3.2.4 粉末X射线衍射分析(XRD)26
• 3.3 环己烷氧化反应26-27
• 3.4 环己烷氧化反应产物分析27-31
• 3.4.1 色谱分析条件27
• 3.4.2 实验分析步骤27
• 3.4.3 数据处理27-31
• 第4章 无定形SiO_2负载的纳米金催化剂31-43
• 4.1 引言31
• 4.2 催化剂的制备31-32
• 4.2.1 药品及仪器31
• 4.2.2 催化剂的制备31-32
• 4.3 催化剂的表征结果与讨论32-36
• 4.3.1 BET和BJH分析33-34
• 4.3.2 UV-vis分析34-35
• 4.3.3 TEM分析35
• 4.3.4 XRD分析35-36
• 4.4 环己烷氧化结果与讨论36-42
• 4.4.1 反应溶剂的影响36-38
• 4.4.2 反应时间的影响38-40
• 4.4.3 负载量的影响40-41
• 4.4.4 催化剂循环性试验41-42
• 4.5 小结42-43
• 第5章 介孔SiO_2球负载的纳米金催化剂43-59
• 5.1 引言43
• 5.2 催化剂的制备43-45
• 5.2.1 药品及仪器43-44
• 5.2.2 催化剂的制备44-45
• 5.3 催化剂的表征结果与讨论45-53
• 5.3.1 BET和BJH分析46-49
• 5.3.2 UV-vis分析49-50
• 5.3.3 TEM分析50-52
• 5.3.4 XRD分析52-53
• 5.4 环己烷氧化结果与讨论53-57
• 5.4.1 扩孔剂的影响53-54
• 5.4.2 反应时间的影响54-55
• 5.4.3 负载量的影响55-56
• 5.4.4 两种合成方法得到的催化剂催化性能比较56-57
• 5.5 小结57-59
• 第6章 结论与展望59-61
• 6.1 结论59-60
• 6.2 展望60-61
• 参考文献61-70
• 致谢70-71
• 附录硕士学习期间论文发表情况71

【参考文献】

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本文编号：254338