负载型钴基催化剂的合成及其催化氧化苯甲醇性能研究

发布时间：2017-08-16 14:42

  本文关键词：负载型钴基催化剂的合成及其催化氧化苯甲醇性能研究

  更多相关文章： 选择性氧化 苯甲醇 纳米氧化钴 碳材料

【摘要】：苯甲醛是一种非常重要的化工原料和有机合成中间体。工业上通常采用甲苯氯化水解法(通过甲苯氯代后水解)制备苯甲醛,但是这种方法工艺复杂、原子利用率低、且制备的苯甲醛中含有氯等有害成分,从而限制其在医药和食品领域中的应用。在各种制备苯甲醛的方法中,由氧气或空气作为氧化剂氧化苯甲醇制备苯甲醛,使用的氧化剂对环境无污染且避免引入氯等有害成分,符合绿色化学发展的要求。在苯甲醇液相催化氧化方面,科研工作者致力于开发高效、廉价、可重复利用的催化剂。经过科研工作者不断深入研究,不同的催化材料得以开发,大体可分为两类:非金属类催化剂和金属类催化剂。本论文主要以氧化钴作为活性中心,采用不同的负载手段,将活性中心负载到载体上,以期获得活性较好的催化材料。研究成果如下:一、CMK-3负载高分散纳米氧化钴催化剂的制备及其催化氧化苯甲醇性能研究采用水热合成法将纳米级的四氧化三钴粒子固载到介孔碳CMK-3上,并对合成的材料进行表征。结果表明:高度分散的纳米Co3O4/CMK-3被成功地合成出来,纳米粒子的颗粒大小约为2 nm,同时载体介孔碳材料结构保持完好,并且在相同的反应条件下考察了不同负载量对催化剂催化活性的影响。其中,1.3wt.%Co3O4/CMK-3的催化活性最高,苯甲醇转化率达到82.1%,苯甲醛的选择性为97.7%,催化剂重复使用4次后反应活性没有明显下降。同时还提出了相应的反应机理,介孔碳CMK-3和Co3O4两者之间具有协同作用,可提高催化剂的催化活性。二、ZIF-67与氧化石墨烯自组装复合物为模板合成磁性氮掺杂钴基催化剂的制备及其催化氧化苯甲醇性能研究将ZIF-67负载到氧化石墨烯上,形成的复合材料作为模板,在氮气氛围下高温热解形成具有磁性的氮掺杂氧化钴石墨烯材料,通过不同的表征手段对材料进行分析。结果表明:高温热解的温度对材料中氮元素存在的形式有很大的影响,在600 oC和700 oC焙烧温度下合成的材料中含有较多的吡咯氮和吡啶氮。当热解温度升高时,吡啶氮和吡咯氮转化为结构更加稳定的石墨型氮。XPS结果表明材料中的钴元素是以Co0、Co2+及Co3+三种形式存在,磁性表征结果显示材料的饱和磁化强度为27.5 emu/g,具有较好磁性。另外,还考察了催化剂催化氧化苯甲醇的催化性能。以MCG-700为催化剂,反应温度为100 oC,以DMF为溶剂反应8 h,苯甲醇的转化率为89.5%,苯甲醛的选择性为97.3%。同时,催化剂具有较好的循环使用性能。
【关键词】：选择性氧化 苯甲醇 纳米氧化钴 碳材料
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-29
• 1.1 苯甲醇氧化反应的研究概况10
• 1.2 催化氧化苯甲醇制备苯甲醛的催化剂研究10-21
• 1.2.1 非金属类催化体系催化氧化苯甲醇11-14
• 1.2.2 金属类催化体系催化氧化苯甲醇14-21
• 1.3 本课题的目的、意义和内容21-22
• 参考文献22-29
• 第二章 实验部分29-32
• 2.1 主要原料与试剂29-30
• 2.2 实验仪器30
• 2.3 催化材料的制备30
• 2.4 催化材料的表征仪器30-31
• 2.5 催化性能评价31-32
• 第三章 CMK-3 负载高分散的纳米氧化钴催化剂的制备及催化氧化苯甲醇性能研究32-52
• 3.1 引言32-33
• 3.2 实验部分33-34
• 3.2.1 材料合成33-34
• 3.2.2 材料表征34
• 3.3 结果与讨论34-45
• 3.3.1 催化材料结构与表征34-42
• 3.3.2 催化性能研究42-45
• 本章小结45-47
• 参考文献47-52
• 第四章 ZIF-67与氧化石墨烯自组装复合物为模板合成磁性氮掺杂钴催化剂的制备及催化氧化苯甲醇性能研究52-72
• 4.1 引言52-53
• 4.2 实验部分53-55
• 4.2.1 材料合成53-54
• 4.2.2 材料的表征54-55
• 4.3 材料表征55-67
• 4.3.1 催化材料结构的表征55-63
• 4.3.2 催化性能表征63-67
• 本章小结67-68
• 参考文献68-72
• 结论72-73
• 作者简介73
• 学术成果73-75
• 致谢75

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 顾阿兴;过滤苯甲醇所用滤球的处理[J];中国医院药学杂志;1985年02期

2 吴鑫干,李陵岚;苯甲醇制造方法[J];工业催化;2002年02期

3 吴清盛;茅小燕;;高效液相色谱法测定工业品苯甲醇的含量[J];化工生产与技术;2012年03期

4 ;国内苯甲醇生产现状分析[J];国内外香化信息;2013年01期

5 ;我国首套甲苯甲醇甲基化装置在扬子石化建成[J];石油炼制与化工;2013年02期

6 ;中国石化在全球率先取得甲苯甲醇甲基化技术[J];石化技术;2013年01期

7 扈文元;发挥优势,开发苯甲醇[J];天津化工;1987年01期

8 蹇敦龙,郑延华,林富钦;苯甲醇的相转移催化氧化[J];湖南化工;1988年04期

9 刘志辉;;三磷酸腺苷二钠注射液中辅料苯甲醇的含量检测[J];中国药事;2014年07期

10 王晶;周如金;魏文珑;;一锅法合成新型防腐剂富马酸苯甲醇甲酯[J];茂名学院学报;2007年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 陈涛;李波;张法智;;新型钯固载催化剂绿色催化氧化苯甲醇的研究[A];中国化学会第27届学术年会第01分会场摘要集[C];2010年

2 李仁宏;小林久芳;范杰;;介孔二氧化钛可见光下高选择性催化苯甲醇合成苯甲醛[A];中国化学会第27届学术年会第11分会场摘要集[C];2010年

3 梁启耀;李庆锋;章福祥;关乃佳;;苯甲醇中高分散Ag纳米颗粒制备[A];分子筛催化与纳米技术——分子筛协作组2006年学术年会论文集[C];2006年

4 纪明慧;舒火明;李华明;林飞若;;磷钨酸季铵盐催化苯甲醇合成苯甲酸[A];中国化学会第26届学术年会绿色化学分会场论文集[C];2008年

5 李燕燕;潘志英;付朋;朱学栋;;HZSM-5分子筛对苯甲醇烷基化的催化性能研究[A];上海市化学化工学会2010年度学术年会论文集[C];2010年

6 杨晓敏;梁长海;王秀娜;王闯;邢丽;邱介山;;Au/TiO_2用于苯甲醇催化氧化制苯甲醛[A];第十一届全国青年催化学术会议论文集（下）[C];2007年

7 马丽;张飞跃;张少龙;李景林;范闽光;李斌;;Mn-Cr-O催化剂上苯甲醇气相无氧选择氧化制苯甲醛[A];第七届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2010年

8 刘晔;刘月明;王勇;吴海虹;吴鹏;;ZSM-5的组成和粒径对甲苯甲醇烷基化反应的影响[A];中国化工学会2008年石油化工学术年会暨北京化工研究院建院50周年学术报告会论文集[C];2008年

9 宋贺;贾丽华;郭祥峰;尹济深;乔广伟;;铁铜复合交联蒙脱土催化氧化苯甲醇合成苯甲醛[A];第一届全国精细化工催化会议论文集[C];2009年

10 朱卓越;杨华武;陈勇;赵瑜;陈雄;黎艳玲;苏利霞;;醛酮类香料的合成[A];第八届中国香料香精学术研讨会论文集[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 特约记者 李辉;武汉有机苯甲醇消耗创历史新低[N];中国化工报;2011年

2 陈昌奇邋杨一苗 赵晓燕;关中：村医滥用药致多人下肢畸形[N];新华每日电讯;2007年

3 ;苯甲醇可致“外八字”[N];大众科技报;2000年

4 湖南省疾病预防控制中心主任医师 谷峰;慎用苯甲醇 根除“蛙脚病”[N];中国医药报;2004年

5 曹霞;长期注射苯甲醇 可致小儿跛行[N];大众卫生报;2004年

6 张晓松;苯甲醇禁止用于儿童肌肉注射[N];医药经济报;2005年

7 龚翔;苯甲醇禁止用于儿童肌肉注射[N];中国医药报;2005年

8 本报记者 陈艳阳;国家禁止苯甲醇用于儿童肌肉注射[N];大众卫生报;2005年

9 马太桂;治烫伤验方[N];民族医药报;2004年

10 实习记者 陶炎　通讯员 凌锋;首套甲苯甲醇甲基化装置建成[N];中国化工报;2012年

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 戴翼虎;介孔金属氧化物催化苯甲醇气相选择性氧化[D];浙江大学;2013年

2 吴建;基于膜结合醇脱氢酶特性的氧化葡萄糖酸杆菌选择性氧化甘油及苯甲醇的研究[D];华东理工大学;2011年

3 罗金;碳纳米管及掺氮碳纳米管液相催化氧化苯甲醇和乙苯[D];华南理工大学;2013年

4 彭革;微孔钼—钨—磷系列催化剂的合成及其催化作用研究[D];东北师范大学;2002年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 许艳茹;醇类化合物一锅法合成酰胺的研究[D];郑州大学;2015年

2 尚光华;电化学成对合成苯甲醛和己六醇[D];太原理工大学;2012年

3 仙雯;固载型含钒杂多酸催化剂制备及催化氧化反应性能研究[D];湖南师范大学;2015年

4 杨晓媛;负载型钴基催化剂的合成及其催化氧化苯甲醇性能研究[D];吉林大学;2016年

5 聂少春;连续制备苯甲醇工艺的模拟与优化[D];武汉工程大学;2014年

6 李兰;苯甲醇质量分析研究及整体质量评价[D];中南大学;2014年

7 王天宝;甲苯甲醇烷基化反应动力学研究及反应器的模拟[D];大连理工大学;2011年

8 郭海东;两步法合成苯甲醇的工艺研究[D];南京工业大学;2004年

9 王丽润;Mo/SiO_2催化氧化苯甲醇反应的研究[D];辽宁师范大学;2011年

10 张雪菊;复合改性HMS分子筛低温气相选择催化氧化苯甲醇研究[D];齐齐哈尔大学;2012年

，

本文编号：683878