利用分子氧催化选择氧化烷烃制备含氧化合物

摘要

温和条件下活化分子氧实现烃类的选择氧化制备含氧化合物是催化科学的前沿领域，而构筑具有择型选择氧化特性的高度分散的复合氧化物催化剂体系是实现上述目标的关键因素之一。本论文采用溶胶-凝胶法构筑了高度隔离高度分散的Ti-Si复合氧化物，并用DRS，IR，XRD，AFM等现代物理手段对其晶体结构及微观结构等物理特性进行了表征。探讨了以分子氧作为氧化剂，温和条件下通过活化分子氧来实现高效的低碳烷烃(环己烷)催化选择氧化，研究了催化剂的物理特性以及反应条件对烃类选择氧化反应的影响及变化规律。在此基础上，深入剖析了分子氧的活化以及催化选择氧化机理。 使用溶胶-凝胶法经历两步水解过程制备了含Ti的摩尔百分含量从0.12％到34.16％的Ti-Si复合氧化物，XRD和DRS的结果表明其结构为以硅基为载体的TiO2高分散介孔材料。TiO2@SiO2复合氧化物的DRS结果显示，220nm处的吸收峰代表了从O到隔离的Ti四面体物种(隔离的TiO4单元)的轴向电荷转移(LMCT)。随着TiO2@SiO2复合氧化物中Ti含量的增加，Ti聚集态物种的量增大。 在温和的常温常压条件下成功的活化了分子氧及烷烃的C-H键，实现了烃类的选择性光催化氧化。依据实验结果推出了基于超氧自由基的光催化反应的途径。随着含Ti量的降低环己醇的相对含量明显提高，归因于在高分散的Ti-Si复合氧化物中隔离的Ti四面体物种对环己醇的形成起主要作用，当含Ti量低的时候，隔离的Ti四面体物种含量较高。 使用乙酸做溶剂时，环己醇的选择性显著降低，归因于乙酸的电离及乙酸对吸附位的竞争。水作溶剂时，水量的改变对光催化实验的选择性存在最佳值，最佳值在H2O量为3mL时。在水溶剂中，光生载流子通过水作用产生羟基自由基在反应中起主导作用。当H2O量在一定范围内时选择性随H2O量的增加而增加，是由于羟基自由基的增加等因素；当水量达到一定值时，选择性随水量的增加而降低，是由于H2O和环己烷的胶融等因素所致。

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文摘

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1绪论

第一章国内外相关领域研究进展

第二章实验研究内容

第三章实验过程

第四章结果讨论

5.结论

参考文献

致谢