介孔磷酸锆的合成及其催化氧化性能的研究
介孔磷酸盐材料作为选择性氧化催化剂具有良好的应用前景。特别是，其较大尺寸的孔道，可以催化大分子底物的反应。前期的研究工作发现，介孔磷酸镍NiPOs、介孔磷酸铁FePO、介孔磷酸镁MgPO等是一类大分子烯烃选择性氧化的高效催化剂。因此，本文首先尝试合成了掺杂金属元素的介孔M-FePO(M=Li，Cu，Mg，Ni，Zn)和非金属元素的介孔Si-FePO样品，并以环己烯环氧化为探针反应，对其催化性能进行了评价。其次，采用自组装法合成了介孔磷酸锆(ZrPO)材料，研究了合成条件、原料配比和处理温度对介孔ZrPO结构及其环己烯环氧化反应催化性能的影响。并且以介孔NiPO-2、FePO和MgPO为参比，对介孔ZrPO在不同体系中催化大分子反应物的催化氧化能力进行了评价。实验结果表明: (1)将Li、Ni、Mg引入到介孔FePO骨架结构中后，样品的催化性能没有明显的影响;而当Cu、Zn进入介孔FePO骨架后，环己烯的转化率和环氧化路径总选择性均明显下降，并且水解趋势明显增大。随着Si引入量的增加，介孔Si-FePO样品的衍射峰强度明显减弱，环己烯的转化率和主产物环氧环己烷选择性逐渐降低，水解产物二醇的选择性上升。 (2)采用溶胶-凝胶技术，以无机锆源和磷源与表面活性剂自组装的方法合成了meso-ZrPO，其结构具有层状对称性特征。在温度为110℃，碱度为3.8，原料配比为0.8CTAB∶0.6Zr(NO3)4∶1.0H3PO4∶220H2O时合成的介孔ZrPO样品骨架缩聚程度较高，环己烯转化率和主产物环氧环烷选择性分别可达39.54％和95.53％;其催化环己烯反应的性能随着热处理温度的升高而逐渐降低，当处理温度为100℃时，催化性能最好。 (3)以介孔NiPO-2、FePO、MgPO为参比，在不同反应体系条件下，对介孔ZrPO催化不同尺寸的烯烃环氧化的能力进行了评价。在25 ml耐压管反应体系中，介孔磷酸锆表现出良好的催化性能，对不同尺寸底物的催化能力和目标环氧化物的选择性都高于参比样品;在50 ml三口玻璃瓶反应体系中，四种催化剂的催化活性均由不同程度的上升，其中介孔ZrPO上升幅度最大。目标产物环氧环己烷、环氧环辛烷和环氧环十二烷的收率分别达61.97％、74.29％和71.54％。
介孔材料;磷酸锆;催化氧化性能;合成工艺;自组装法
大连理工大学
硕士
工业催化
谭涓
2015
中文
TQ426.7
65
2015-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）