论文摘要
在检索相关文献的基础上,本文综述了二甲苯的选择性催化氧化研究概况及发展趋势、氧化钴催化氧化研究进展等。鉴于直接以氧化钴为催化剂、液相催化分子氧氧化二甲苯的研究迄今未有文献报道,本研究尝试采用氧化钴、Co-O/载体催化剂对二甲苯进行常压液相催化氧化研究,取得了初步的研究成果。其主要研究内容及结论如下: 1.催化剂的制备:以CoCl2·6H2O 作为活性组分前体,用稀的NaOH 溶液作为沉淀剂,按一定比例把活性组分负载在不同载体上,一定温度下焙烧3h. 2.以对二甲苯作为分子探针,对催化剂的催化性能进行了评价,筛选出催化性能最好的催化剂为350℃烧制的含钴量0.12mmol/g 的Co-O/SiO2记为0.12 Co-O/SiO2-350,下同)。该催化剂制备简单,有良好的催化活性,特别是有相对较好的稳定性,重复使用四次后,催化活性没有较大下降。3.用Co-O/SiO2 液相催化氧化二甲苯,考察了温度、时间、催化剂用量、搅拌速率等因素的影响。在不加添加剂及优化条件下,对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯的转化率分别为47.4%、27.5%、40.2%,对甲苯甲酸、间甲苯甲酸、邻甲苯甲酸的选择性分别为84.0%、72.3%、55.2%。添加适量的溴化钠,催化活性有所提高。4.通过比较分析,得出对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯的氧化活性顺序如下:对二甲苯﹥邻二甲苯﹥间二甲苯,且从电子效应、空间效应上分析了活性差异的原因。5.IR、XRD 表征结果表明:催化剂的活性组分为氧化钴,且主要成分为Co3O4。其中,Co-O/SiO2催化剂除了有Co3O4、SiO2 的晶相外,无其它新的晶相。0.12 Co-O/SiO2-350 中活性组分的分散性比活性接近的0.36Co-O/SiO2-350、0.60Co-O/SiO2-350 好,没有活性组分的附聚现象;随着焙烧温度升高,催化剂中Co3O4的结晶度增加,从而提高了催化剂的稳定性。6.提出了可能的反应机理,指出Co（Ⅲ）为自由基引发活性中心。