WO_x催化剂的制备、表征及催化氧化环戊烯研究

论文摘要

本文首先以商业二氧化硅硅球为载体，采用超声浸渍法制备了WO3／SiO2催化剂。结合X．射线衍射（XRD）、激光拉曼（Laser Raman）、红外光谱（FT-IR）和X-射线光电子能谱（XPS）等现代物理表征手段对样品的晶形结构、活性组分和载体之间的作用力以及载体表面上的活性组分的形态进行分析。结果表明：活性组分负载量和催化剂的煅烧温度会影响催化剂的晶体结构、活性组分和载体之间的作用力，以及活性组分的形态；当催化剂的负载量大于15％或煅烧温度高于723 K时，载体的表面就会出现WO3晶体，催化剂和载体之间的作用力减弱；催化剂表面的活性组分存在着低价W5+。以四氯化钛水解法制得了均匀的、微米级的球形二氧化钛，并以此为载体，采用超声浸渍法来制备高分散的WO3／TiO2催化剂。结合扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X-射线衍射（XRD）、激光拉曼（Laser Raman）和X-射线光电子能谱（XPS）等现代物理表征手段对TiO2和WO3／TiO2样品进行分析。结果表明：TiO2微球为锐钛矿型，直径为3μm：WO3/TiO2为核壳结构，作为壳的WO3的厚度约为150 nm；催化剂负载WO3以后，载体TiO2的晶形和结构没有发生变化；当催化剂的负载量<15 wt％时，载体表面的钨氧化合物为无定形，当负载量15 wt％<WO3 wt％=20 wt％时，钨氧化合物以四面体WO42-形式存在，但是高负载量（>20 wt%）时，二氧化钛表面就会出现八面体的WO3晶体。以环戊烯为降解底物，探讨了WO3／SiO2和WO3／TiO2催化剂的催化氧化活性。实验结果表明，WO3／SiO2和WO3/TiO2催化剂的催化活性相当，都具有很好的环戊烯氧化性能。分析了钨氧化合物降解环戊烯的主要影响因素：反应温度、反应时间、过氧化氢用量、溶剂种类、助催化剂、硅胶种类、催化剂的负载量、催化剂的煅烧温度等。同时，还对WO3／SiO2催化剂重复使用和再生进行了考察，结果表明此催化剂可以重复使用5次。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 烃类污染物的危害及其治理
• 1.1.1 烃类污染物的来源
• 1.1.2 烃类污染物的危害
• 1.1.3 烃类污染物的治理方法
• x催化剂的制备方法研究进展'>1.2 WO_x催化剂的制备方法研究进展
• 1.2.1 机械混合法
• 1.2.2 沉淀法
• 1.2.3 溶胶-凝胶法
• 1.2.4 浸渍法
• 1.3 环戊烯选择氧化生成戊二醛的研究现状
• 1.3.1 环戊烯三步氧化法合成戊二醛
• 1.3.2 环戊烯二步氧化法合成戊二醛
• 1.3.3 环戊烯一步氧化法合成戊二醛
• 2 研究目的、内容及分析方法
• 2.1 实验研究的背景和目的
• 2.2 实验研究的主要内容
• 3/SiO₂催化剂的制备和表征'>2.2.1 WO₃/SiO₂催化剂的制备和表征
• 3/TiO₂催化剂的制备和表征'>2.2.2 WO₃/TiO₂催化剂的制备和表征
• 2.2.3 催化剂在环戊烯氧化中的应用
• 2.3 实验的分析方法
• 2.3.1 内标物
• 2.3.2 相对较对因子
• 2.3.3 环戊烯转化率和戊二醛收率的计算
• 3/SiO₂负载型催化剂的制备及其在环戊烯氧化中的应用'>3 WO₃/SiO₂负载型催化剂的制备及其在环戊烯氧化中的应用
• 3.1 引言
• 3.2 实验
• 3.2.1 试剂和药品
• 3/SiO₂负载型催化剂的制备和表征'>3.2.2 WO₃/SiO₂负载型催化剂的制备和表征
• 3.2.3 实验方法
• 3.3 实验结果
• 3.3.1 反应条件对戊二醛收率的影响
• 3.3.2 硅胶种类对戊二醛收率的影响
• 3.3.3 催化剂用量对戊二醛收率的影响
• 3.3.4 煅烧温度对戊二醛收率的影响
• 3.3.5 催化剂的重复使用和再生
• 3.3.6 小结
• 3/TiO₂催化剂的制备及其在环戊烯氧化中的应用'>4 负载型WO₃/TiO₂催化剂的制备及其在环戊烯氧化中的应用
• 4.1 前言
• 4.2 实验
• 4.2.1 试剂和药品
• 3/TiO₂负载型催化剂的制备和表征'>4.2.2 WO₃/TiO₂负载型催化剂的制备和表征
• 4.2.3 实验方法
• 4.3 实验结果
• 2微球和核-壳结构的WO₃/TiO₂催化剂的表征'>4.3.1 TiO₂微球和核-壳结构的WO₃/TiO₂催化剂的表征
• 3/TiO₂选择性催化氧化CPE性能研究'>4.3.2 WO₃/TiO₂选择性催化氧化CPE性能研究
• 4.4 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