纳米金催化剂上苯甲醇选择性氧化制备苯甲醛

摘要

苯甲醛是一种非常重要的化工原料,广泛用于医药、香料、食品和染料等行业。传统的制备方法需要消耗大量有毒的金属氧化剂,存在环境污染严重等问题,因此急需向“高效低能、绿色环保”的生产方式转变。苯甲醇的选择性氧化反应作为一种绿色环保合成方法,多年来一直是化学工作者研究的重点课题。鉴于此,本论文采用负载型纳米金催化剂,以绿色清洁的分子氧或双氧水为氧化剂、水为溶剂,实现苯甲醇选择性氧化制备苯甲醛的合成工艺。同时考察了金尺寸大小、限域效应等对催化性能的影响。
　　●Au/meso-γ-Al2O3的合成及其催化性能:
　　采用软模板法合成介孔γ相氧化铝,通过沉积沉淀法制备了Au/meso-γ-Al2O3催化剂。表征结果表明:γ-Al2O3的特征衍射峰明显,结晶度较好,孔径分布较窄,主要集中在5.6nm附近,比表面积417.1m2/g,孔体积0.568cc/g;Au/meso-γ-Al2O3催化剂上纳米金分散度较好。活性评价结果表明:在常压下,以双氧水为氧化剂,苯甲醛收率最高达90.3％;在5barO2下,苯甲醛收率也高达56%。同时,反应物浓度、双氧水的滴加方式等影响反应活性。
　　●Au/SBA-15与铈、铝改性材料的制备及其催化性能:
　　以P123为模板制得SBA-15,后处理法得到Ce-SBA-15和Al-SBA-15,通过沉积沉淀法和液相化学还原法制备了一系列纳米金催化剂。表征结果表明:SBA-15呈大小均一棒状,具有二维六方结构和较好的有序度,孔径约为6.7nm,比表面积为633.3m2/g,孔体积为1.178cc/g;Ce-SBA-15与Al-SBA-15形貌结构不变。活性评价结果表明:不同还原方法制备的Au/SBA-15催化性能不同,以KBH4还原时催化活性较好,苯甲醇转化率25%,这归因于金尺寸大小不同。用铈、铝对介孔材料SBA-15改性,发现Au/Al-SBA-15的催化性能有所的提高,而Au/Ce-SBA-15的催化活性反而降低,可能是惨入铝有利于金的锚定与分散,而铈的惨入可能造成孔道堵塞,使金的负载量和分散度降低。
　　●Au/CeO2形貌对催化性能的影响:
　　通过水热法等方法制备20～50nm颗粒状、棒状、纤维状等不同形貌结构的氧化铈,得到一系列Au/CeO2催化剂。活性评价结果表明,不同形貌的Au/CeO2催化活性不同,其中以小颗粒状、纤维状氧化铈负载金后催化性能较好,表明形貌影响其催化性能。

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第一章 绪 论

1.1 苯甲醛的主要性质

1.2 苯甲醛的用途

1.3 苯甲醛的合成

1.4 金催化剂的研究概述

1.5 本文选题意义与主要内容

第二章 实验部分

2.1 化学试剂及实验仪器

2.2 催化剂的活性评价

2.3 分析检测

2.4表征方法

第三章 Au/meso-γ-Al2O3的合成及其催化性能

3.1 实验

3.2 表征分析

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 Au/SBA-15与铈、铝改性材料的合成及其催化性能

4.1 实验

4.2 表征分析

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 Au/CeO2形貌对催化性能的影响

5.1 实验

5.2 表征分析

5.3 结果与讨论

5.4 本章小结

第六章 总结

6.1 Au/meso-γ-Al2O3的合成及其催化性能

6.2 Au/SBA-15的合成与铈铝改性及其在苯甲醇氧化反应中的应用

6.3 Au/CeO2的合成及其形貌对催化苯甲醇氧化反应性能的影响

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢