磷钨杂多酸盐催化剂的制备及性能的研究

论文摘要

杂多酸是一类含氧桥的多核无机高分子化合物,是由中心原子（P、Si.As、Ge等）和配位原子（如Mo、V、W等）以一定结构通过氧原子配位桥联而成的含氧多元酸总称。按其阴离子结构可分为Keggin、Dawson、Anderson、Waugh、Silverton等五种类型。由于其独特的笼型结构所致的“拟液相”特性,使催化反应不仅能在表面上进行,而且同时在其体相内进行,因此杂多酸的催化活性较高,选择性好。杂多酸既具有酸性又具有氧化性,而且通过变更其组成元素可以在很大范围内进行系统性调整。因此杂多酸既可以作为酸催化剂又可作为氧化催化剂,此外杂多酸尚具有光电催化的功能,能起到阻聚的作用等。因此是一种理想的催化剂。本文采用简单易操作的分步酸化-分步加料法由磷钨酸（HPA）分别和二苯胺,草酸铵,8-羟基喹啉反应合成了三种磷钨酸盐催化剂,IR和UV分析表明,磷钨酸盐具有完整的Keggin结构,阳离子的引入并未破坏杂多阴离子的Keggin结构,但是由于N-H的配位作用,增强了M-Ob-M键和M-Oc-M键;TG表明,阳离子中的N原子与磷钨酸中质子的配位有利于提高结合水的稳定性;XRD分析进一步验证了以上结论的准确性。以乙酸和正辛醇的酯化反应为探针反应,考察了磷钨酸-二苯胺盐和磷钨酸铵盐的催化性能,结果表明:磷钨酸盐催化剂为0.4g,反应温度为回流温度,酸醇摩尔比为1:1.4,反应时间为3.5小时,转化率可达90%以上,且催化剂循环使用性能良好对环境不造成二次污染。用CV研究了[（C6H5）2NH2]3[PW12O40]·4H2O/PVA复合薄膜的电化学行为,结果证明:所得复合薄膜结构性质稳定,且有良好的氧化还原性,对ClO4-有明显的电催化性。用磷钨酸铵盐催化剂对罗丹明B溶液进行光催化降解,结果表明:此杂多酸盐对罗丹明B溶液的脱色降解作用明显,同时,催化剂简单处理后可重复使用,大大提高了利用效率,降低了成本,对实际应用很有价值。以乙酸和正丁醇的酯化反应为探针反应,考察了磷钨酸-8-羟基喹啉盐的催化性能,结果表明:磷钨酸盐催化剂为0.4g,反应温度为回流温度,酸醇摩尔比为1:1.4,反应时间为3.5小时,转化率可达90.6%,催化剂可多次循环使用。该催化剂不污染环境,使生产流程简化,酯化产物的后处理可免去中和、水洗工序,为工业化应用提供了广阔的前景。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 文献综述和论文选题
• 1.1 引言
• 1.2 杂多化合物的结构
• 1.2.1 一级结构
• 1.2.2 二级结构和三级结构
• 1.2.3 沸石水、结晶水和结构水
• 1.3 杂多酸盐的性质
• 1.3.1 杂多酸盐的酸性
• 1.3.2 氧化还原性
• 1.3.3 杂多酸的假液相作用
• 1.4 杂多酸盐的催化化学
• 1.4.1 杂多酸盐的酸催化作用
• 1.4.2 杂多酸盐的催化氧化作用
• 1.5 杂多酸盐（HPA）光催化氧化的研究
• 1.5.1 光致变色性
• 1.5.2 光催化性基本原理
• 1.5.3 光催化氧化的研究进展
• 1.6 杂多酸盐（HPA）的电化学和电催化的研究
• 1.6.1 杂多酸盐的电化学
• 1.6.2 杂多酸盐的电催化作用
• 1.6.3 杂多酸盐的电化学和电催化的研究进展
• 1.7 本论文研究思路
• 参考文献
• 第二章 磷钨酸-二苯胺盐的合成与表征
• 2.1 引言
• 2.2 杂多酸盐常用制备方法
• 2.3 实验部分
• 2.3.1 仪器与试剂
• 3PW₁₂O₄₀·7H₂O的制备'>2.3.2 H₃PW₁₂O₄₀·7H₂O的制备
• 2.3.3 磷钨酸-二苯胺盐的合成
• 2.3.4 试样的表征
• 2.4 结构表征
• 2.4.1 合成与元素分析
• 2.4.2 X-射线粉末衍射分析
• 2.4.3 红外光谱
• 2.4.4 紫外光谱
• 2.4.5 热重分析
• 2.5 小结
• 参考文献
• 第三章 磷钨酸-二苯胺盐的催化性能研究
• 3.1 磷钨酸-二苯胺盐对合成乙酸辛酯催化性能的研究
• 3.1.1 引言
• 3.1.2 实验方法
• 3.1.3 结果和讨论
• 3.1.4 结论
• 3.2 磷钨酸-二苯胺盐的电化学和电催化性能的研究
• 3.2.1 引言
• 3.2.2 实验部分
• 3.2.3 结果与讨论
• 3.2.4 结论
• 参考文献
• 第四章 磷钨酸铵盐的合成与表征
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器与试剂
• 3PW₁₂O₄₀的制备'>4.2.2 H₃PW₁₂O₄₀的制备
• 4.2.3 钨磷酸铵盐的合成
• 4.2.4 试样的表征
• 4.3 结构表征
• 4.3.1 合成与元素分析
• 4.3.2 X-射线粉术衍射分析
• 4.3.3 红外光谱
• 4.3.4 紫外光谱
• 4.4 小结
• 参考文献
• 第五章 磷钨酸铵盐的催化性能研究
• 5.1 磷钨酸铵盐对合成乙酸辛酯催化性能的研究
• 5.1.1 引言
• 5.1.2 实验方法
• 5.1.3 结果和讨论
• 5.1.4 结论
• 5.2 磷钨酸铵盐对罗丹明B水溶液的光催化降解的研究
• 5.2.1 引言
• 5.2.2 实验部分
• 4）₃PW₁₂O₄₀·9H₂O的光催化活性评价'>5.2.3（NH₄）₃PW₁₂O₄₀·9H₂O的光催化活性评价
• 5.2.4 结论
• 参考文献
• 第六章 磷钨酸-8羟基喹啉盐的合成与表征及其性能研究
• 6.1 引言
• 6.2 实验部分
• 6.2.1 仪器与试剂
• 3PW₁₂O₄₀·7H₂O的制备'>6.2.2 H₃PW₁₂O₄₀·7H₂O的制备
• 6.2.3 磷钨酸-8-羟基喹啉盐的合成
• 6.2.4 试样的表征
• 6.3 结构表征
• 6.3.1 合成与元素分析
• 6.3.2 X-射线粉末衍射分析
• 6.3.3 红外光谱
• 6.3.4 紫外光谱
• 6.4 磷钨酸-8羟基喹啉盐对合成乙酸丁酯催化性能的研究
• 6.4.1 实验方法
• 6.4.2 结果和讨论
• 6.4.3 结论
• 参考文献
• 结论与展望
• 作者简介与硕士期间所发的论文
• 致谢