钛基半导体材料制备及其光催化丙烯气相环氧化

发布时间：2020-02-24 13:07

【摘要】：环氧丙烷(PO)是重要的有机化工产品,主要生产聚醚多元醇、丙二醇和丙二醇醚,广泛应用于聚氨酯泡沫、聚酯和溶剂等行业。目前工业生产主要是氯醇法、哈康法及过氧化氢氧化法等,氯醇法生产过程中废水、废渣量大,哈康法投资大、联产物多,过氧化氢氧化法循环溶剂量大、能耗高,寻求新的环氧丙烷生产工艺一直是研究工作者的目标。本课题将开展以分子氧为氧化剂的光催化直接氧化法制备环氧丙烷的研究,以满足经济效益与环境保护的需求。本文采用水热法制备了TiO_2载体,通过光沉积法得到不同Au负载量的Au/TiO_2光催化剂,负载的金属均匀分散于TiO_2载体上,粒径分布较窄(2-5nm)。考察了 Au负载量、反应时间等因素对环氧丙烷生成速率的影响。结果表明:随着Au负载量的增加,环氧丙烷生成速率也相应增加。当Au负载量增加为1wt%时,PO生成速率由38.15μmol·g~(-1)h~(-1)提高为40.70μmol·g~(-1)h~(-1);选择性由27.08%降为20.60%。负载金属之后光催化活性提高,可能原因如下:首先,紫外光激发下Au自身在等离子共振条件下产生电子与O_2反应来形成自由基;其次,Au起到传递光生电子来抑制电子空穴复合的作用,进而提高了电子利用率。随着Au负载量的增加,PO的选择性降低,可能原因是金属负载促进了副反应的发生。此外,以四丙基氢氧化铵为模板剂制备了微球状TS-1(钛硅分子筛)载体,采用浸渍还原法在其表面进行了Au、Ag双金属的负载,考察了 Au/Ag质量比、反应温度等因素对丙烯环氧化速率的影响。实验表明:在T=323K,Au/Ag质量比为4/1时,光催化活性最高,其值为 68.3μmol·g~(-1)h~(-1),高于 TS-1(52.5μmol·g~(-1)h~(-1))和 Au/TS-1(64.9μmol·g~(-1)h~(-1))。随着 Ag 负载量的增加,双金属粒径增大,不利于氧的吸附以及电子传递,故催化活性降低。双金属负载有利于丙烯环氧化,机理如下:双金属的引入减小了 TS-1的禁带宽度,增强紫外光的利用率,同时有利于O_2的吸附与活化。其次Ag的引入促进了光生电子的传递,从而抑制电子与空穴的复合,提高光电子利用率,促进了催化活性。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O643.36;TQ223.26

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本文编号：2582441