固载型磷钨杂多酸催化剂的制备及其性能研究

摘要

本文以磷钨杂多酸为活性组分,制备出一系列不同载体的固载型磷钨杂多酸催化剂,同时还以双氧水为氧化剂考察了所制备的催化剂催化双氧水氧化环己烯制备环氧环己烷的性能,并优化出了较佳的工艺条件。
　　 本文主要在以下几个方面开展了研究工作:
　　 1.针对双氧水氧化环己烯制备环氧环己烷的特点,在原有磷钨杂多酸制备工艺的基础上对其进行了改进:选用A酸代替浓盐酸制备出性能稳定的钨酸,即简化了实验操作,提高了钨酸的产量,又可在催化剂内部造成酸性环境,提高其催化活性；将自制的钨酸先进行过氧化反应,再与磷酸反应,最后得到P／W为1／4的活性组分{PO4[WO(O2)2]4}3-,结果表明,这种高磷钨比的催化剂在磷钨杂多酸催化剂中性能较佳。同时还针对该反应体系建立了适宜的气相色谱分析方法。
　　 2.以磷钨杂多酸为活性组分,分别以聚苯乙烯树脂(纤维)、MCM-41.分子筛、活性炭、硅胶为载体,采用适宜的固载方法,制备出一系列不同载体的固载型磷钨杂多酸催化剂。评价了所制备的催化剂对催化双氧水氧化环己烯制备环氧环己烷的性能,结果表明,以纤维为载体的催化剂不仅负载率高,而且性能较优,并对优选出的催化剂进行了相应的表征。对纤维固载的催化剂制备工艺进行了放大研究,确定了放大实验的可行性。
　　 3.将优选出的固载型磷钨杂多酸催化剂用于双氧水氧化环己烯制备环氧环己烷的反应中,对该合成的工艺条件进行了研究。通过单因素试验方法,考察了在无溶剂的情况下,助剂、催化剂用量、反应时间、反应温度等因素对合成环氧环己烷的影响,在环己烯与过氧化氢摩尔比为1.75:1的前提下,得到了制备环氧环己烷的较佳工艺条件:助剂KCl与催化剂质量比为1:10,催化剂质量与加料量之比为1:20,反应温度为60℃,反应时间为5h。结果表明,在较佳工艺条件下,环己烯的转化率可达88％,对环氧环己烷的选择性为96.5％。并对催化剂进行了热重分析和反应前后的结构进行了红外表征,结果表明该催化剂结构稳定,重复使用数十次后,仍可保持较高的催化活性。研究了双氧水氧化环己烯制备环氧环己烷的放大实验,并优化了放大工艺条件,确定了放大工艺的可行性。