氧化石墨烯负载四(4-羟基苯基)金属卟啉催化氧化乙苯性能研究

摘要

金属卟啉是仿生催化剂的重要一员，能够在温和条件下高效地选择性催化氧化烃类有机物，但其在反应中容易自身氧化而二聚，影响催化活性，再者金属卟啉在反应后不易分离，限制了回收利用，这些缺点可以通过负载化改善，从而负载金属卟啉成为研究者们的重要研究内容。
　　本课题将四（4-羟基苯基）金属卟啉(THPP)通过π-π作用和氢键作用负载到氧化石墨烯(GO)上得到催化材料(MTHPP/GO)，该催化材料用于催化氧气氧化乙苯，研究氧化石墨烯的负载作用对金属卟啉催化氧化和重复使用等性能的影响。
　　本课题研究的主要内容:
　　1，简要概述金属卟啉、氧化石墨烯和乙苯催化氧化等研究进展;
　　2，根据文献方法合成氧化石墨烯(GO)、四（4-羟基苯基）卟啉（THPP）、四(4-羟基苯基)金属卟啉(M THPP)和氧化石墨烯负载四（4-羟基苯基）金属卟啉(M THPP/GO);
　　3，用紫外可见光谱(UV-Vis)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱分析(XPS)、BET比表面积测试法(BET)、差热分析技术(TG)、扫描电子显微镜(SEM)等技术方法对该催化材料进行表征，通过表征数据和实验结果比较负载前后金属卟啉的结构、热稳定性，表面形态，催化活性等;
　　4，将催化剂应用于催化氧化乙苯中，改变反应温度、反应压力和催化剂用量探究其催化性能和重复使用性等。在最优条件下，MnTHPP/GO、Co THPP/GO和Fe THPP/GO负载后乙苯转化率分别提升了21.1％、6.4％和5.9％。负载后的金属卟啉都能使用5次，并且5次的平均乙苯转化率仍处于较高水平;
　　5，通过对照实验并参考文献，推测氧化石墨烯负载四（4-羟基苯基）金属卟啉催化氧气氧化乙苯遵循自由基机理。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 金属卟啉

1．1．1 金属卟啉简介及应用

1．1．2 负载金属卟啉简介及应用

1．2 氧化石墨烯

1．3 氧化石墨烯负载金属卟啉

1．4 乙苯催化氧化研究

1．5 本课题的意义及内容

第二章 实验部分

2．1 实验仪器及试剂

2．1．2 实验所用试剂

2．2 合成实验

2．2．1 GO合成

2．2．2 THPP合成

2．2．3 M THPP合J戎

2．2．4 M THPP／GO合成

2．3 催化氧化乙苯反应

2．3．1 实验装置

2．3．2 催化方法

2．4 产物分析

2．4．2 苯乙酮，DL-1-苯乙醇和苯甲醛的含量测定

2．4．3 苯甲酸的测定方法

2．4．4 苯甲酸苯乙酯的测定方法

2．5 氧化石墨烯负载金属卟啉催化剂活性指标评价

第三章 催化的表征和结构分析

3．1 UV-vis表征

3．1．1 UV-vis表征方法

3．1．2 UV-vis表征结果

3．2 FT-IR表征

3．2．1 FT-IR表征方法

3．2．2 FT-IR表征结果

3．3 TG表征

3．3．1 TG表征方法

3．3．2 TG表征结果

3．4 BET和SEM表征

3．4．1 BET和SEM表征方法

3．4．2 BET和SEM表征结果

3．5 XPS表征

3．5．1 XPS表征方法

3．5．2 XPS表征结果

3．6 本章小节

第四章 负载金属卟啉催化氧化乙苯性能研究

4．1 Co THPP／GO催化氧化乙苯

4．1．1 不同反应温度对Co THPP／GO催化性能影响

4．1．2 不同反应压力对Co THPP／GO催化性能影响

4．1．3 催化剂用量对Co THPP／GO催化性能影响

4．1．4 催化反应时间对Co THPP／GO催化性能影响

4．2 Fe THPP／GO催化氧化乙苯

4．2．1 不同反应温度对Fe THPP／GO催化性能影响

4．2．2 不同反应压力对Fe THPP／GO催化性能影响

4．2．3 催化剂用量对Fe THPP／GO催化性能影响

4．2．4 催化反应时间对Fe THPP／GO催化性能影响

4．3 Mn THPP／GO催化氧化乙苯

4．3．1 不同反应温度对Mn THPP／GO催化性能影响

4．3．2 不同反应压力对Mn THPP／GO催化性能影响

4．3．3 催化剂用量对Mn THPP／GO催化性能影响

4．3．4 催化反应时间对Mn THPP／GO催化性能影响

4．4 负载催化剂与未负载催化剂催化性能和重复性能比较

4．4．1 Co THPP与Co THPP／GO

4．4．2 Fe THPP与Fe THPP／GO

4．4．3 Mn THPP与Mn THPP／GO

4．5 氧化石墨烯负载不同金属卟啉催化性能比较

4．6 本章小结

第五章 M THPP／GO催化氧化机理探讨

5．1 对照实验

5．2 M THPP／GO催化氧化乙苯机理探讨

第六章 结论与展望

参考文献

致谢