多酸基多相催化剂的制备及其性能研究

发布时间：2017-09-30 21:27

  本文关键词：多酸基多相催化剂的制备及其性能研究

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【摘要】：多酸(即多金属氧酸盐,polyoxometalates,简写为POMs)是一大类由处于最高价态的V, Mo, W和Nb等组成的离散的阴离子型金属氧化物。与有机配体化合物相比,多酸具有良好的热稳定性和氧化稳定性。多酸的许多化学特性,如氧化还原性,酸性,电子快速转移和溶解性等使得多酸成为了优异的均相催化剂,在催化领域得到了广泛应用。为了实现多酸催化材料在工业化中的应用,多酸催化剂的多相化成了多酸催化发展的必然目标。目前,有两种解决方案吸吸引了众多关注,即多酸的固载和固化。其中,将多酸插层到具有二维层状结构的水滑石(LDHs)层间,制备多酸插层水滑石(LDHs/POMs)多相催化材料,是近年来发展十分迅速的一种多酸固载方法。多酸插层水滑石复合材料具有很多特性,包括主客体相互作用,水滑石层间的限域效应以及水滑石与多酸的协同效应。这些特性赋予多酸插层水滑石优良的催化性能,因此已经被应用到有机精细化工品的合成,油品的氧化脱硫和有机污染物降解等领域。鉴于多酸插层水滑石材料的各种优异性能,多酸插层水滑石的合成方法也得到了极大的发展,目前的方法包括离子交换法,焙烧复原法和直接插层法等。这些合成方法在插层几何尺寸较大的多酸时存在一定的困难,例如Dawson型多酸。另外,在传统的插层的过程中,通常还需要通氮气来排除CO32-,因此合成条件非常苛刻,过程繁琐。为了解决多酸插层水滑石在制备过程中存在的这些问题,很有必要去发展一些新的插层方法。本论文为合成多酸插层水滑石复合材料,采用了两种不同的插层方法：1)、采用有机阴离子柱撑法,成功地将Dawson型多酸插层到Mg3Al-LDHs层间,并对其结构和催化性能进行了研究。具体的工作如下,通过二次离子交换,将含有不同的过渡金属取代的Dawson型多酸插层到Mg3Al-LDHs层间,制备一系列新型LDHs-POMs复合材料,即Mg3Al-P2WI7X,其中X= Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn。将Mg3Al-P2W17Zn作为多相催化剂用于催化多种硫醚的氧化反应,不仅易于分离回收,且显示出优异的催化活性和选择性,其中选择性高达99%。2)、采用三羟甲基氨基甲烷(Tris)修饰水滑石插层法,利用有机分子Tris共价修饰水滑石,大大地提高了水滑石的离子交换能力,实现了在空气氛围下,便捷地将多酸插层到水滑石中。在具体工作中,我们将1：11双系列杂多酸K-La(PW11)2插层到Tris修饰水滑石中,成功制备了新型LDHs-POMs复合材料,即Tris-LDH-La(PW11)2。将Tris-LDH-La(PW11)2作为多相催化剂,作用于吡啶类化合物的氮氧化反应及油品的萃取氧化脱氮反应,不仅易于回收循环使用,而且显示出高效的催化活性,其中油品中氮脱除率达到99%。
【关键词】：多酸 水滑石 插层 多相催化
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第一章 绪论13-29
• 1.1 多酸概述13-17
• 1.1.1 多酸材料简介13-14
• 1.1.2 Dawson型多酸简介14-15
• 1.1.3 1：11双系列杂多酸简介15-17
• 1.2 水滑石概述17-21
• 1.2.1 水滑石材料简介17-19
• 1.2.2 水滑石材料的催化应用19-21
• 1.3 多酸插层水滑石材料21-27
• 1.3.1 多酸插层水滑石材料研究现状21-24
• 1.3.2 多酸插层水滑石材料的应用24-27
• 1.4 研究的目的和内容27-29
• 1.4.1 研究目的27
• 1.4.2 研究内容27-29
• 第二章 Dawson型多酸插层水滑石材料及其性能研究29-45
• 2.1 引言29
• 2.2 实验部分29-31
• 2.2.1 实验试剂29-30
• 2.2.2 表征仪器30-31
• 2.3 Mg_3Al-P_2W_(10)X插层材料的制备31-32
• 2.3.1 Dawson型多酸K-P_2W_(10)X的制备31
• 2.3.2 Mg_3Al-CO_3的制备31
• 2.3.3 Mg_3Al-P_2W_(10)X的制备31-32
• 2.4 硫醚化反应32
• 2.5 结果与讨论32-44
• 2.5.1 多相催化剂Mg_3Al-P_2W_(10)X的表征32-37
• 2.5.2 多相催化剂Mg_3Al-P_2W_(10)X的性能研究37-44
• 2.6 小结44-45
• 第二章 1：11双系列杂多酸插层Tris修饰水滑石材料及其性能研究45-63
• 3.1 引言45-46
• 3.2 实验部分46-47
• 3.2.1 实验试剂46
• 3.2.2 表征仪器46-47
• 3.3 Tris-LDH-La(PW_(11))_2插层材料的制备47
• 3.3.1 Tris-LDH-CO_3和Tris-LDH-La(PW_(11))_2的制备47
• 3.4 催化反应47-48
• 3.5 结果与讨论48-61
• 3.5.1 多相催化剂Tris-LDH-La(PW_(11))_2的表征48-53
• 3.5.2 多相催化剂Tris-LDH-La(PW_(11))_2的性能研究53-61
• 3.6 小结61-63
• 第四章 结论63-65
• 参考文献65-73
• 致谢73-75
• 已发表的学术成果75-77
• 导师和作者简介77-78
• 附件78-79

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本文编号：950504