离子液体改性的SBA-15负载金属化合物材料的制备及其催化性能
发布时间：2021-06-21 09:14
本文通过咪唑型离子液体担载于介孔分子筛SBA-15表面制备了两种金属化合物负载或接枝的催化剂材料。第一种催化剂（Ti/SIL）以氯丙基三乙氧基硅烷与介孔分子筛SBA-15表面上的羟基缩合形成氯丙基硅烷改性SBA-15,N-甲基咪唑与SBA-15表面上的氯丙基反应,形成SBA-15表面担载咪唑型离子液体材料SIL。再将Ti（OC4H9）4与接枝在SBA-15上的咪唑离子液体配位,经灼烧制备了负载材料TiO2/SIL。用FT-IR、XRD、TEM、SEM、XPS、NH3-TPD、N2吸附-脱附等技术对催化剂进行了表征,确定了所制备的经离子液体分散材料Ti/SIL的结构与组成。应用制备的Ti/SIL对α-甲基苯乙烯在无溶剂的条件下的催化氧化反应进行了研究,Ti/SIL显示了较优异的催化性能。探讨了反应时间、温度、反应物的摩尔比等条件对催化反应的影响,确定了最佳的反应条件为H2O2和α-甲基苯乙烯的摩尔比为4.5:1,反...
【文章来源】：哈尔滨师范大学黑龙江省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SBA-15形成示意图
222.3.1.3扫描电子显微镜如图2-8所示为Ti/SIL和Ti/SBA-15的扫描电镜图。从图2-8（a）中可以清楚的看到，Ti/SIL由两部分组成，一个是载体SBA-15，具有较大的晶格尺寸，另一组成部分是负载的TiO2颗粒，其直径约为15nm左右均匀的分布在SBA-15的表面。此外，从图2-8（b）Ti/SBA-15的扫描电镜图中可以看到具有尺寸约>100nm的聚集颗粒，表明TiO2颗粒在载体SBA-15的表面分布不均匀。Ti/SBA-15与Ti/SIL相比，表面聚集的较大颗粒导致Ti/SBA-15表面积校ab图2-8Ti/SIL和Ti/SBA-15的扫描电镜图Fig2-8.theSEM(a,b)imagesforTi/SILandTi/SBA-152.3.1.4透射电子显微镜图2-9是Ti/SIL的TEM图。从图2-9（a）中可以看到TiO2以约15nm左右的颗粒均匀的分布在Ti/SIL的表面。而对于Ti/SBA-15，在图2-9（b）中可以清楚的看到TiO2以较大尺寸的颗粒聚集在SBA-15的表面。这表明在介孔分子筛SBA-15的表面接枝的咪唑离子液体对TiO2起着分散引导的作用，这种分散作用是通过表面咪唑型离子液体与Ti4+阳离子形成配位进而阻止或逆转金属氧化物纳米颗粒的烧结[118]；或者通过表面上的硅烷醇基与Ti(OC4H9)4发生脱羟基作用实现的[119]。此外，从图2-9（a）和2-9（b）中可以看到非常清晰的孔道结构，TEM测试结果进一步证明了尽管Ti/SIL或Ti/SBA-15在900oC下煅烧了6h但其中SBA-15载体的孔道结构仍然未被破坏。
23ab图2-9Ti/SIL和Ti/SBA-15的透射电镜图Fig2-9.theTEM(a,b)imagesforTi/SILandTi/SBA-152.3.1.5XPS的分析结果对Ti/SIL和Ti/SBA-15进行了X射线光电子能谱（XPS）的测定与分析，其结果如图2-10所示。Ti/SIL和Ti/SBA-15的O1s和Ti2p3/2能谱图分峰后的结果表明，对于Ti/SBA-15样品，O1s谱图由两个谱带组成，主谱带位于532.6eV，对应于SiO2的晶格氧；肩谱带位于530.1eV（图2-10a），归属于TiO2的特征谱带。而Ti/SIL谱图中SiO2的晶格氧和TiO2的特征氧的结合能分别位于532.6eV和529.9eV（图2-10b），二者与Ti/SBA-15样品中是相同的。很明显，Ti2p3/2有两组不同的谱带，如图2-10c和2-10d所示，一组在458.6eV和459.3eV处；另一组在463.8eV,464.6eV和465.8eV处（图2-10d）。Ti/SBA-15材料中Ti2p3/2的两组结合能分别位于458.7eV和459.3eV处，及463.5eV,464.7eV和465.8eV处，也基本上与Ti/SIL的相同。位于458eV的谱带归属于八面体配位的非骨架Ti，而位于459,463,464和465eV的高结合能谱带归属于四面体配位的Ti。其中，四面体配位的Ti是指进入到SiO2骨架中Ti4+离子[120,121]；八面体配位的Ti对应于在材料表面的TiO2。正是SiO2四面体骨架中Ti4+离子的存在赋予Ti/SIL材料烯烃氧化的活性物质。[122、123]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]氧气压力对钴基催化剂催化苯乙烯环氧化的影响[J]. 贾赞蓉,杜立永,丁玉强. 工业催化. 2019(11)
[2]Mn-Ce/γ-Al2O3协同O3催化降解苯乙烯[J]. 李溪,张潇,徐炎华,于鹏. 南京工业大学学报(自然科学版). 2019(05)
[3]氮掺杂碳-Pd催化剂用于苯乙烯的有氧氧化[J]. 刘宗. 山东化工. 2019(08)
[4]Synthesis and catalytic activity of SBA-15 supported catalysts for styrene oxidation[J]. Vasu Chaudhary,Sweta. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2018(06)
[5]铁/介孔碳球的制备及其催化氧化苯乙烯生成苯甲醛[J]. 孙琪,李念哲. 辽宁师范大学学报(自然科学版). 2017(04)
[6]不对称铜配合物的合成、结构及其催化苯乙烯环氧化性能[J]. 邓圣军,陈杰,钱浩,林凌志,张宁. 化学研究与应用. 2015(10)
[7]对甲苯磺酸/活性炭/双氧水体系选择氧化苯乙烯生成苯甲醛（英文）[J]. 李念哲,高远,张欣欣,玉占君,石雷,孙琪. 催化学报. 2015(05)
[8]双杂原子Cr-Co-β沸石的合成及其苯乙烯氧化性能[J]. 吴娟,甘丽文,何红运,何震. 石油化工. 2015(04)
[9]SBA-15负载的Cu（Ⅱ）席夫碱配合物催化的苯乙烯氧化反应制备苯甲醛[J]. 朱学成,沈如伟,张利雄. 催化学报. 2014(10)
[10]FeCl3/PVP胶体催化H2O2氧化苯乙烯为苯甲醛[J]. 孙琪,秦瑛. 辽宁师范大学学报(自然科学版). 2014(03)
本文编号：3240407
【文章来源】：哈尔滨师范大学黑龙江省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SBA-15形成示意图
222.3.1.3扫描电子显微镜如图2-8所示为Ti/SIL和Ti/SBA-15的扫描电镜图。从图2-8（a）中可以清楚的看到，Ti/SIL由两部分组成，一个是载体SBA-15，具有较大的晶格尺寸，另一组成部分是负载的TiO2颗粒，其直径约为15nm左右均匀的分布在SBA-15的表面。此外，从图2-8（b）Ti/SBA-15的扫描电镜图中可以看到具有尺寸约>100nm的聚集颗粒，表明TiO2颗粒在载体SBA-15的表面分布不均匀。Ti/SBA-15与Ti/SIL相比，表面聚集的较大颗粒导致Ti/SBA-15表面积校ab图2-8Ti/SIL和Ti/SBA-15的扫描电镜图Fig2-8.theSEM(a,b)imagesforTi/SILandTi/SBA-152.3.1.4透射电子显微镜图2-9是Ti/SIL的TEM图。从图2-9（a）中可以看到TiO2以约15nm左右的颗粒均匀的分布在Ti/SIL的表面。而对于Ti/SBA-15，在图2-9（b）中可以清楚的看到TiO2以较大尺寸的颗粒聚集在SBA-15的表面。这表明在介孔分子筛SBA-15的表面接枝的咪唑离子液体对TiO2起着分散引导的作用，这种分散作用是通过表面咪唑型离子液体与Ti4+阳离子形成配位进而阻止或逆转金属氧化物纳米颗粒的烧结[118]；或者通过表面上的硅烷醇基与Ti(OC4H9)4发生脱羟基作用实现的[119]。此外，从图2-9（a）和2-9（b）中可以看到非常清晰的孔道结构，TEM测试结果进一步证明了尽管Ti/SIL或Ti/SBA-15在900oC下煅烧了6h但其中SBA-15载体的孔道结构仍然未被破坏。
23ab图2-9Ti/SIL和Ti/SBA-15的透射电镜图Fig2-9.theTEM(a,b)imagesforTi/SILandTi/SBA-152.3.1.5XPS的分析结果对Ti/SIL和Ti/SBA-15进行了X射线光电子能谱（XPS）的测定与分析，其结果如图2-10所示。Ti/SIL和Ti/SBA-15的O1s和Ti2p3/2能谱图分峰后的结果表明，对于Ti/SBA-15样品，O1s谱图由两个谱带组成，主谱带位于532.6eV，对应于SiO2的晶格氧；肩谱带位于530.1eV（图2-10a），归属于TiO2的特征谱带。而Ti/SIL谱图中SiO2的晶格氧和TiO2的特征氧的结合能分别位于532.6eV和529.9eV（图2-10b），二者与Ti/SBA-15样品中是相同的。很明显，Ti2p3/2有两组不同的谱带，如图2-10c和2-10d所示，一组在458.6eV和459.3eV处；另一组在463.8eV,464.6eV和465.8eV处（图2-10d）。Ti/SBA-15材料中Ti2p3/2的两组结合能分别位于458.7eV和459.3eV处，及463.5eV,464.7eV和465.8eV处，也基本上与Ti/SIL的相同。位于458eV的谱带归属于八面体配位的非骨架Ti，而位于459,463,464和465eV的高结合能谱带归属于四面体配位的Ti。其中，四面体配位的Ti是指进入到SiO2骨架中Ti4+离子[120,121]；八面体配位的Ti对应于在材料表面的TiO2。正是SiO2四面体骨架中Ti4+离子的存在赋予Ti/SIL材料烯烃氧化的活性物质。[122、123]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]氧气压力对钴基催化剂催化苯乙烯环氧化的影响[J]. 贾赞蓉,杜立永,丁玉强. 工业催化. 2019(11)
[2]Mn-Ce/γ-Al2O3协同O3催化降解苯乙烯[J]. 李溪,张潇,徐炎华,于鹏. 南京工业大学学报(自然科学版). 2019(05)
[3]氮掺杂碳-Pd催化剂用于苯乙烯的有氧氧化[J]. 刘宗. 山东化工. 2019(08)
[4]Synthesis and catalytic activity of SBA-15 supported catalysts for styrene oxidation[J]. Vasu Chaudhary,Sweta. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2018(06)
[5]铁/介孔碳球的制备及其催化氧化苯乙烯生成苯甲醛[J]. 孙琪,李念哲. 辽宁师范大学学报(自然科学版). 2017(04)
[6]不对称铜配合物的合成、结构及其催化苯乙烯环氧化性能[J]. 邓圣军,陈杰,钱浩,林凌志,张宁. 化学研究与应用. 2015(10)
[7]对甲苯磺酸/活性炭/双氧水体系选择氧化苯乙烯生成苯甲醛（英文）[J]. 李念哲,高远,张欣欣,玉占君,石雷,孙琪. 催化学报. 2015(05)
[8]双杂原子Cr-Co-β沸石的合成及其苯乙烯氧化性能[J]. 吴娟,甘丽文,何红运,何震. 石油化工. 2015(04)
[9]SBA-15负载的Cu（Ⅱ）席夫碱配合物催化的苯乙烯氧化反应制备苯甲醛[J]. 朱学成,沈如伟,张利雄. 催化学报. 2014(10)
[10]FeCl3/PVP胶体催化H2O2氧化苯乙烯为苯甲醛[J]. 孙琪,秦瑛. 辽宁师范大学学报(自然科学版). 2014(03)
本文编号：3240407
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