缺位型杂多金属氧酸盐的制备及其在催化醇类有机反应中的应用

摘要

杂多酸环境友好，并具有低温高活性、选择性好、易于调变、挥发性低、污染小、不腐蚀设备，热稳定性好等优点，在酸催化反应中有着广泛的应用。缺位杂多金属氧酸盐是指在多酸的基本构型基础上，通过降解失去一定数目的{MOn}八面体单元而得到的具有―缺陷的多酸阴离子化合物。该类多酸化合物在尺寸、构型、电荷、酸度、氧化还原性质等方面具有高度可调控性，表现出更为优异的性能，引起了众多研究者的兴趣。
　　本研究分为四个部分：⑴从以下三个方面进行了简单的介绍：杂多酸概述：主要介绍杂多酸的发展史、杂多酸以及缺位杂多酸的结构与性质、杂多酸以及缺位杂多酸的催化性能等；醇的催化氧化反应：分别介绍了醇氧化反应的非金属催化剂和金属催化剂的研究进展；缩醛缩酮反应：主要介绍酮（醛）与醇的缩合反应的机理以及相关催化剂的研究进展。⑵通过酸化法合成了双缺位型硅钨酸γ-SiW10，然后以此为建筑单元，运用常规的水溶液合成方法，合成了金属锆取代的双缺位硅钨杂多酸盐：TBA4[γ-H2SiW10O36Zr2(μ-OH)2]·nH2O（TBA-I，TBA=四正丁基溴化铵）。运用FT-IR、XRD和UV-Vis等测试手段对所制得的催化剂的结构进行了表征，结果表明合成的催化剂不仅保留了硅钨酸的Keggin型结构，而且具有很好的水热稳定性。对合成的催化剂 TBA-I催化醇的氧化反应的性能进行了研究，探讨了反应温度、反应时间、催化剂用量、30％H2O2的用量和反应溶剂对催化剂性能的影响。结果表明，此催化剂对大多数芳香族醇和部分脂肪族醇的氧化反应都显示出较好的催化性能，氧化反应底物转化率和产物选择率都较高，且反应副产物只有水，符合绿色化学的要求。⑶通过酸化法合成了单缺位磷钨酸α-PW11，然后以此为建筑单元，运用常规的水溶液合成方法，合成了金属铁取代的单缺位型磷钨杂多酸盐K5PFe(OH)2W11O39?nH2O(PW11-Fe)。利用FT-IR、XRD和UV-Vis等测试手段对所制得的催化剂的结构进行了表征，结果表明合成的催化剂不仅保留了磷钨酸的Keggin型结构，还具有很好的水热稳定性。对合成的催化剂PW11-Fe催化酮（醛）与醇的缩合反应进行了研究，探讨了反应温度、反应时间、催化剂用量、底物配比对催化剂性能的影响。结果表明，此催化剂对部分酮（醛）与醇的缩合反应有很好的催化活性和选择性。⑷通过酸化法合成了Wells-Dawson型杂多酸H6P2W18O62，利用FT-IR、UV-Vis和XRD等方法对其结构进行了表征。将制备的杂多酸应用于酮（醛）与醇的缩合反应中，考察了催化剂用量、反应时间和反应温度对该催化剂催化性能的影响。结果表明，此催化剂对部分酮（醛）与醇缩合反应有很好的催化活性和选择性。

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西北师范大学研究生学位论文作者信息

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第一章 绪论

1.1杂多酸

1.2 醇的催化氧化

1.3 酮（醛）和醇的缩合反应

1.4 选题及选题依据

参考文献

第二章 金属锆取代的双缺位型硅钨酸的制备、表征及其对醇类氧化反应的催化性能研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4结论

参考文献

第三章 金属铁取代的单缺位型磷钨酸的制备、表征及其对部分酮（醛）醇缩合反应的催化性能研究

3.1引言

3.2实验部分

3.3 结果与讨论

3.4结论

参考文献

第四章 Wells-Dawson型杂多酸的制备、表征及其对部分酮(醛)醇缩合反应中的催化性能研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 结论

参考文献

第五章 结论与展望

结论

展望

硕士阶段发表研究论文及参加科研项目情况

致谢