多相催化氧化环己烷合成环己醇和环己酮的研究

论文摘要

饱和烷烃的选择氧化具有十分重要的科学意义和应用价值。由于C-H键的键能大,极性小,所以活化困难,反应活性低;此外,产物比原料更活泼,很容易发生过度氧化,生成二氧化碳和水等副产物。因此,寻找有效的烷烃选择氧化的方法,是一个非常有意义和具有挑战性的难题。本论文旨在液相条件下,以分子氧为氧化剂,开发对环己烷选择氧化高选择性固体催化剂,寻找提高该反应的效率的关键因素。研究开发出ZG-5锆基固体氧化物催化剂,应用于空气选择氧化环己烷合成环己酮（醇）过程,具有活性高、选择性好、反应条件温和、环境友好等优势。反应25分钟时,转化率达到6.4%,环己酮（醇）选择性达到92.8%;反应50分钟时,转化率达到14.9%,环己酮（醇）选择性达到83.6%。采用本论文开发的纳米材料制备方法制备出纳米Co3O4催化剂,在环己烷氧化反应中表现了较高的活性和选择性,它比普通方法制备的Co3O4、Co3O4/Al2O3和均相Co催化剂在环己烷氧化反应中有着更高的催化活性。论文系统地研究了Fe、Co、Mn取代的FeCoMnAPO-5催化剂的制备方法和对环己烷氧化反应的催化活性。发现这些活性组分在环己烷氧化的反应中存在协同促进反应的作用。论文针对烃类氧化反应的特点,初步考察了催化剂表面极性的改变对环己烷氧化反应的影响。发现表面为疏水性质的催化剂有利于该反应的进行。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 催化选择氧化环己烷合成环己酮（醇）的研究意义
• 1.3 环己烷氧化产物的用途
• 1.4 工业生产现状
• 1.5 目前环己烷氧化的研究现状
• 1.5.1 均相催化剂
• 1.5.2 多相催化剂
• 1.6 小结
• 1.7 论文研究思路
• 参考文献
• 第二章 实验部分
• 2.1 主要原料与试剂
• 2.2 催化剂的制备
• 2.2.1 磷酸铝分子筛的制备
• 2.2.2 负载法制备催化剂
• 2.2.3 共沉淀法制备催化剂
• 2.2.4 纳米催化剂的制备
• 2.2.5 杂化MCM-41 的制备
• 2.3 催化剂的表征
• 2.3.1 晶相结构分析
• 2.3.2 比表面积测定
• 2.3.3 FT-IR 光谱
• 2.3.4 透射电镜（TEM）
• 2.3.5 扫描电镜（SEM）
• 2.3.6 ICP 元素分析
• 2.3.7 XRF 元素分析
• 2.4 催化剂活性评价方法和条件
• 2.5 环己烷氧化反应产物的分析方法
• 2.5.1 反应产物的定性分析
• 2.5.2 反应产物的定量分析
• 参考文献
• 第三章 复合氧化物催化剂对环己烷氧化的性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验结果和讨论
• 3.2.1 负载型催化剂
• 3.2.2 共沉淀方法制备复合氧化物催化剂
• 3.2.2.1 ZG-5 催化剂反应条件的优化
• 3.2.2.2 准工业条件下的实验结果
• 3.3 结论
• 参考文献
• 第四章 纳米氧化物催化剂的合成及其在环己烷氧化中的催化研究
• 4.1 前言
• 4.2 纳米氧化物的合成和表征
• 4.2.1 纳米氧化物的合成
• 4.2.2 纳米氧化物的表征结果与讨论
• 4.3 纳米氧化物的催化性能
• 4.3.1 氧化钴催化剂的催化性能
• 4.3.2 反应温度的影响
• 4.3.3 反应时间的影响
• 4.3.4 催化剂的稳定性试验
• 4.3.5 反应机理
• 4.4 小结
• 参考文献
• 第五章 磷酸铝分子筛的合成、表征及其对环己烷选择氧化的催化性能
• 5.1 引言
• 5.2 MeAPO-5 的表征
• 5.3 含Fe、Co、Mn 的磷酸铝分子筛上环己烷氧化反应性能的研究
• 5.3.1 单金属取代的MeAPO-5 的催化性质
• 5.3.2 多金属取代的MeAPO-5 的催化性质
• 5.3.3 反应机理
• 5.4 结论
• 参考文献
• 第六章 杂化材料的合成及其在环己烷氧化中的应用
• 6.1 引言
• 6.2 负载型催化剂
• 6.2.1 载体的制备和表征
• 6.2.2 催化剂的制备
• 6.2.3 催化剂的表征和反应活性
• 6.3 活性位进入分子筛骨架的催化剂
• 6.3.1 弱酸性条件下，中孔材料MCM-41 的合成探索
• 6.3.2 杂化的Zr-MCM-41 的合成
• 6.3.3 锆钴镍的杂化材料的合成
• 6.4 小结
• 参考文献
• 第七章 结论和展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 作者简介及发表文章目录
• 致谢