氧化石墨烯负载四（4-羟基苯基）金属卟啉催化氧化乙苯性能研究

发布时间：2020-07-30 03:34

【摘要】：金属卟啉是仿生催化剂的重要一员,能够在温和条件下高效地选择性催化氧化烃类有机物,但其在反应中容易自身氧化而二聚,影响催化活性,再者金属卟啉在反应后不易分离,限制了回收利用,这些缺点可以通过负载化改善,从而负载金属卟啉成为研究者们的重要研究内容。本课题将四(4-羟基苯基)金属卟啉(THPP)通过π-π作用和氢键作用负载到氧化石墨烯(GO)上得到催化材料(MTHPP/GO),该催化材料用于催化氧气氧化乙苯,研究氧化石墨烯的负载作用对金属卟啉催化氧化和重复使用等性能的影响。本课题研究的主要内容:1,简要概述金属卟啉、氧化石墨烯和乙苯催化氧化等研究进展;2,根据文献方法合成氧化石墨烯(GO)、四(4-羟基苯基)卟啉(THPP)、四(4-羟基苯基)金属卟啉(M THPP)和氧化石墨烯负载四(4-羟基苯基)金属卟啉(MTHPP/GO);3,用紫外可见光谱(UV-Vis)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱分析(XPS)、BET比表面积测试法(BET)、差热分析技术(TG)、扫描电子显微镜(SEM)等技术方法对该催化材料进行表征,通过表征数据和实验结果比较负载前后金属卟啉的结构、热稳定性,表面形态,催化活性等;4,将催化剂应用于催化氧化乙苯中,改变反应温度、反应压力和催化剂用量探究其催化性能和重复使用性等。在最优条件下,Mn THPP/GO、Co THPP/GO和Fe THPP/GO负载后乙苯转化率分别提升了 21.1%、6.4%和5.9%。负载后的金属卟啉都能使用5次,并且5次的平均乙苯转化率仍处于较高水平;5,通过对照实验并参考文献,推测氧化石墨烯负载四(4-羟基苯基)金属卟啉催化氧气氧化乙苯遵循自由基机理。
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O621.251
【图文】：

叶琳结构

西大学项士学位论文氧■化石娄嫌灸载四（４－终基苯基）金展－卜琳值化氧化乙苯性能研究逡逑粉和２邋ｇ硝酸钠，使之反应３０ｍｉｎ后缓慢加入高猛酸钾１５邋ｇ，反应４５邋ｍｉｎ之后，逡逑取出，在３５邋°Ｃ水浴下继续反应６０邋ｍｉｎ后加入１８０邋ｍｌ蒸馏水，继续缓慢加入６０逡逑ｍｌ邋５％浓度的双氧水直到液体全部变成黄色为止。静置分层，除去上层清液，用逡逑５００邋ｍｌ邋１０％体积分数的盐酸洗涤至检测不到硫酸根离子为止。６０邋°Ｃ干燥２４邋ｈ，逡逑即得氧化石墨。将氧化石墨置于微波中作用３邋ｍｉｎ，得蓬松的黑色氧化石墨烯。逡逑２．２．２ＴＨＰＰ邋合成逡逑改进文献方法［３９’４（）］合成丁册？，在三口烧瓶中加入１２0１１１１丙酸，６．１§对羟逡逑基苯甲醛加热搅拌至回流，再加入３．５邋ｍｌ新蒸吡咯的丙酸混合液，剧烈搅拌下反逡逑应１邋ｈ，反应停止后加入２倍体积乙醇，放入冰箱中过夜，过滤后再用丙酸洗涤，逡逑干燥后再用四氢呋喃洗涤，将滤液旋蒸浓缩得紫色ＴＨＰＰ产物。逡逑ＯＨ逡逑

０邋＋邋ｈｏ＾＂＾＾＾￣0ｈ逡逑ＯＨ逡逑图２－１邋ＴＨＰＰ合成反应方程式逡逑Ｆｉｇ．２－１邋ｔｈｅ邋ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ邋ｏｆ邋ＴＨＰＰ逡逑２＿２．３邋Ｍ邋ＴＨＰＰ邋合成逡逑Ｃｏ邋ＴＨＰＰ合成［４１］：将等摩尔质量的ＴＨＰＰ与醋酸钴混合，红外灯照射下研逡逑磨２０邋ｍｉｎ，然后转移到５０邋ｍｌ邋Ｎ．Ｎ－二甲基甲酰胺中，在１４５邋°Ｃ下继续回流反应逡逑５０邋ｍｉｎ，趁热倒入两倍的冰水中，静置过夜，减压抽滤，蒸馏水洗涤多次后将滤逡逑饼烘干，即得砖红色Ｃｏ邋ＴＨＰＰ产物。逡逑Ｆｅ邋ＴＨＰＰ合成［４２］：在三口瓶中，将０．４邋ｇ邋ＴＨＰＰ加入５０邋ｍｌ邋ＤＭＦ中，加热回逡逑流直完全溶解，再加入１．０ｇＦｅＣｌ２＊６Ｈ２Ｏ，继续回流ｌｈ，之后，冷却至室温抽逡逑滤，滤饼分别用蒸馏水和无水乙醇洗涤，９０邋°Ｃ下干燥４邋ｈ，得到墨绿色Ｆｅ邋ＴＨＰＰ逡逑产物。逡逑Ｍｎ邋ＴＨＰＰ合成［４２］：在三口瓶中

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