修饰型钼钒磷杂多酸催化剂上芳香族化合物催化氧化
氧化是一种芳香族化合物官能团化的重要方法，通过氧化反应可以由芳香族化合物得到酚、醛、酮、醌和羧酸等重要的有机中间体和精细化学品。芳香族化合物的选择性氧化一直是催化研究领域的热点和难点之一。H2O2作为一种清洁的氧化剂，由于其价格低廉、获得容易、处理方便且反应后的唯一副产物是可直接排放的水，因而以H2O2为氧化剂的液相氧化过程被认为是对环境无害的绿色工艺，受到广泛关注。以含钒杂多酸(HPAs)作为芳香族化合物选择性氧化的催化剂已有诸多报道，目前存在的主要问题是纯HPAs在使用反应过程易溶于反应体系，很难回收重复使用;而传统负载型HPAs催化剂制备步骤往往冗长、繁琐，虽如此，制备的负载型催化剂在使用过程中活性物种不可避免的发生溶脱，导致催化剂重复使用性能降低。因此，真正实现基于固体杂多酸催化剂的芳香族化合物与双氧水多相催化氧化仍存在着艰巨挑战。
基于此，本硕士论文从以下两个方面展开了研究:
1)制备了以无机铯离子和一系列有机分子共同（双）修饰的钼钒磷杂多酸催化剂，通过FT-IR、13CNMR、XRD、SEM、ESR及元素分析等表征手段对催化剂的组成和结构进行了表征，在苯与H2O2羟基化制苯酚反应中考察了催化剂的活性及重复使用性能。结果表明，以无机铯离子与包含磺酸基团的N-（3-磺酸基）丙基-咪唑盐(MIMPS)双修饰的杂多酸(Cs2.5(MIMPS)1.5PMo11VO40)表现出最佳的催化性能，苯酚作为唯一产物其收率可达15.5％。通过引入铯离子，可溶的HPA转变成不溶于反应介质的杂多酸无机盐;在此基础上，进一步引入的MIMPS有机分子有两方面作用，一方面弥补了无机铯离子取代HPA中质子酸时引起的酸量降低，另一方面有机分子烷基链易捕获较强疏水性的底物分子苯至催化活性中心，而亲水性较强的产物分子苯酚易从烷基链上脱附，避免产物的进一步氧化，从而提高目标产物的活性及选择性。而且，作为多相催化剂，Cs2.5(MIMPS)1.5PMo11VO40回收容易，重复使用4次后仍保持较高的催化活性。但相对而言，单一无机铯离子修饰的杂多酸催化剂Cs2.5H1.5PMo11VO40的活性降低非常明显。这可能是由于Cs2.5H1.5PMo11VO40中存在部分可溶的H4PMo11VO40，在反应过程中流失之故。而Cs2.5(MIMPS)1.5PMo11VO40中，这部分可溶的H4PMo11VO40已转变成杂多酸盐，很难发生溶脱，因而双修饰催化剂具有较好的重复使用性能。
2)制备了一系列不同碳链长度的表面活性剂修饰的钼钒磷HPAs两亲（既亲油又亲水）催化剂，通过FT-IR，TG，1HNMR、XRD、SEM、TEM及元素分析对催化剂的组成、结构及形貌进行了表征，在苯甲醇与H2O2无有机溶剂的选择性氧化制苯甲醛反应中考察了催化剂性能。反应结果表明，双亲催化剂的催化活性及选择性明显高于纯HPA。实验中可以观察到在H2O2作用下，双亲催化剂与反应介质形成一种乳浊液体系，反应结束后催化剂可通过离心反乳化进行回收重复使用，且重复使用4次后，催化活性没有降低，表征结果也证实反应前后催化剂的组成及结构并未发生明显改变。
有机-无机双修饰杂多酸催化剂;表面活性剂;双亲催化剂;苯羟基化;苯甲醇氧化
浙江师范大学
硕士
物理化学
张富民;朱伟东
2012
中文
TQ426
69
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）