非变价金属掺杂OMS-2及其负载金催化生物乙醇气相选择氧化反应研究

发布时间：2020-10-10 19:12

　　 随着生物质发酵制备生物乙醇技术的快速发展,以生物乙醇为平台化合物生产高附加值化学品的研究受到广泛的关注。其中,利用生物乙醇选择性催化氧化制备乙醛有着十分广阔的应用前景。氧化锰八面体分子筛(OMS-2)在催化氧化领域所表现的优越性能引起了我们的关注。而据我们所知,目前鲜有关于氧化锰八面体分子筛(OMS-2)及其负载金纳米催化剂在乙醇气相选择性氧化反应中的报道。本论文通过简单的“一锅法”将各种非变价金属离子掺杂到氧化锰八面体分子筛(OMS-2)的孔道中制备了一系列M-OMS-2催化剂,其后还利用“尿素沉积法”将金纳米负载于M-OMS-2载体表面制备Au-M-OMS-2催化剂,用于乙醇气相选择性氧化至乙醛,主要研究了催化剂的酸碱性和氧化还原性对活性的影响以及O_2和乙醇在催化剂表面的活化机制。研究发现,M-OMS-2催化剂的活性与表面碱度成正比。Na-OMS-2在200℃下表现出最高的催化活性,高于先前报道的Fe-OMS-2和Ag-OMS-2催化剂。Na~+掺杂的催化剂高活性表现与表面氧空位的增强,碱性和还原性有关,这也导致更好的催化稳定性。动力学研究表明,乙醇O-H和α-C-H键的断裂是乙醇选择性氧化成乙醛的关键步骤,而后者是限速步骤。O_2可以在Mn~(2+)/Mn~(3+)物种的氧空位处被活化以形成超氧物种和晶格氧物种,而超氧物种和晶格氧物种是乙醇活化速控步骤的双活性点。“尿素沉积法”可以很好地将金纳米负载于M-OMS-2纳米棒上。由于金属-载体的相互作用,负载金纳米明显地提高了M-OMS-2催化剂的还原性,Au-M-OMS-2催化剂的乙醇转化率均明显高于对应的载体M-OMS-2。并且,所有负载金纳米催化剂的活性比较接近。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：O643.36;TQ224.124
【部分图文】：

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文1.2 氧化锰八面体分子筛（OMS）材料简介氧化锰八面体分子筛（OMS）由结构单元 MnO6组成，Mn 原子和周围六个 O原子形成的八面体单元通过棱边和顶点构成了 OMS 结构，除了锰系，钨系、钒系和铁系也能形成类似结构的金属氧化物。通过改变组成分子筛孔壁的八面体单元的数量，可以调节分子筛的孔径。目前，几种常见的氧化锰 OMS-1 八面体分子筛主要有 OMS-1、OMS-2、OMS-5、OMS-6 和 OMS-7，如图 1-1 所示。

％Au/OMS-2 催化剂的催化下，含有 500ppm HCHO 的污染时空速（WHSV）60000 mL/（gh）的条件完全去除。同时以高 WHSV 保留了良好的去除低浓度 HCHO（约 1ppm）活高耐受性和长期稳定性。-2 催化剂在乙醇氧化反应中的应用提到了 OMS-2 材料作为催化剂在化学催化中具有非常广阔于 OMS-2 催化剂在乙醇氧化反应中的应用总结。，OMS-2 在催化乙醇氧化反应遵循 Mars-van Krevelen 机理吸附在催化剂表面，随后被催化剂表面的晶格氧氧化，然后2补充，其机理示意图如图 1-2 所示。

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文a Li[29]等通过简单的回流法合成了 OMS-2 催化剂用于气相乙醇的醇选择性氧化到乙醛的最低温度为 60 ℃，并且在 160 ℃下完全是乙醇氧化过程中的主要中间体，还检测到少量乙酸和甲醛。结果乙醇氧化过程遵循 Mars-van Krevelen 机理。通过破坏 O-H 键发成乙醇盐物种，然后 OMS-2 在无氧条件下，利用晶格氧将吸附的产物乙醛和甲醛，最后直接氧化成 CO2。
【参考文献】

相关期刊论文 前1条

1 曹志红;刘文明;项学明;;La-OMS-2催化剂催化甲苯氧化制苯甲醛[J];石油化工;2006年11期

相关硕士学位论文 前1条

1 曹志红;八面体分子筛（OMS-2）的合成及选择性氧化甲苯制苯甲醛研究[D];南昌大学;2007年

本文编号：2835469