固体碱MgO催化剂上H2O2为氧源的苯乙烯环氧化反应

论文摘要

本文主要以Mg（NO3）2·6H2O为前体,采用直接焙烧法,制备出一系列固体MgO催化剂,并以H2O2为氧源,乙腈为溶剂,考察了其对苯乙烯环氧化反应的催化性能。同时还研究了该类催化剂的制备条件（焙烧温度、焙烧氛围）和反应条件（反应温度、反应时间、H2O2的用量、溶剂种类以及溶剂的用量）对苯乙烯环氧化反应的影响。运用X射线衍射,TEM,N2吸附-脱附,热重和CO2程序升温脱附对催化剂的形貌结构进行了表征。结果表明,MgO表面碱的强度在苯乙烯环氧化反应中起主导作用,其表面的碱量,比表面积及孔容等因素的影响较小。在空气氛中经750 oC焙烧制得MgO-750样品碱性最强,反应性能最佳。在苯乙烯/ H2O2摩尔比1 / 6,60 oC反应10 h时,苯乙烯转化率为97.0%,环氧苯乙烷选择性为88.4%;在氮气氛中焙烧所得MgO样品在催化H2O2为氧源的苯乙烯环氧化反应中,也表现出较高的催化活性。350 oC空气氛预处理,650 oC氮气氛焙烧所得MgO-350-650作催化剂,在最优条件下反应,苯乙烯转化率为97.0%,环氧苯乙烷选择性可达93.2%。采用其它方法制得大比表面积样品MgO-4 （279 m2/g）,大孔径样品MgO-2 （294.3 nm）,孔容积较大样品MgO-4和MgO-5 （分别为1.609 cm3/g和1.478 cm3/g）等不同形貌特征的MgO样品,并比较其对苯乙烯环氧化反应的催化性能。结果进一步说明,MgO样品的比表面积、孔径、孔容积因素对苯乙烯环氧化反应影响相对较小。MgO表面的中强碱位碱量影响苯乙烯的转化率,环氧化物选择性与其碱的强度密切相关。在苯乙烯环氧化反应中,直接焙烧法得到的MgO样品催化活性最高。另对结构具有记忆效应的水滑石也可高效催化苯乙烯环氧化反应。在其最优条件下,苯乙烯转化率高达85.1%,环氧苯乙烷选择性为91.1%,但其催化活性略低于MgO-750的活性。其他金属氧化物如ZnO、Fe2O3、CuO等的催化活性较低。将回收的MgO催化剂高温活化后在相同条件下重复使用,随着使用次数的增加,催化剂活性逐渐降低,但仍较高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1.1 传统的合成方法
• 2O₂ 为氧源的催化体系'>1.2 H₂O₂为氧源的催化体系
• 1.2.1 金属配合物催化剂
• 1.2.2 杂多化合物作催化剂
• 1.2.3 钛硅分子筛为催化剂
• 1.2.4 水滑石为催化剂
• 1.3 本论文的目的和主要研究工作
• 2 实验部分
• 2.1 主要试剂及实验仪器
• 2.2 催化剂的制备
• 2.3 催化剂的活性评价
• 2.4 催化剂的表征
• 2.4.1 XRD 粉末衍射
• 2.4.2 N2 吸附-脱附分析（BET）
• 2.4.3 热重分析（TG）
• 2程序升温脱附分析（CO₂-TPD）'>2.4.4 CO₂程序升温脱附分析（CO₂-TPD）
• 2.4.5 透射电子显微镜（TEM）
• 2.5 活性和选择性的计算
• 2O₂ 为氧源的苯乙烯环氧化反应'>3 MgO 催化剂上H₂O₂为氧源的苯乙烯环氧化反应
• 3.1 前言
• 3.2 催化剂的制备
• 3.3 结论与讨论
• 3.3.1 催化剂的表征结果
• 3.3.2 MgO 的催化活性
• 3.4 结论
• 4 水滑石催化剂对苯乙烯环氧化反应研究
• 4.1 前言
• 4.2 催化剂的制备
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 催化剂的表征
• 4.3.2 催化剂的活性评价
• 4.4 小结
• 5 不同方法制备MgO 催化剂对苯乙烯环氧化反应研究
• 5.1 前言
• 5.2 催化剂的制备
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 催化剂的表征
• 5.3.2 催化剂的活性评价
• 5.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢