固体碱MgO催化剂上H2O2为氧源的苯乙烯环氧化反应

摘要

本文主要以Mg(NO3)2·6H2O为前体,采用直接焙烧法,制备出一系列固体MgO催化剂,并以H2O2为氧源,乙腈为溶剂,考察了其对苯乙烯环氧化反应的催化性能。同时还研究了该类催化剂的制备条件(焙烧温度、焙烧氛围)和反应条件(反应温度、反应时间、H2O2的用量、溶剂种类以及溶剂的用量)对苯乙烯环氧化反应的影响。运用X射线衍射,TEM,N2吸附.脱附,热重和CO2程序升温脱附对催化剂的形貌结构进行了表征。结果表明,MgO表面的碱强度在苯乙烯环氧化反应中起主导作用,其表面碱量,比表面积及孔容等因素的影响较小。在空气氛中经750℃焙烧制得MgO-750样品碱性最强,反应性能最佳。在苯乙烯／H2O2摩尔比1／6,60℃反应10h时,苯乙烯转化率为97.0％,环氧苯乙烷选择性为88.4％；在氮气氛中焙烧所得MgO样品在催化H2O2为氧源的苯乙烯环氧化反应中,也表现出较高的催化活性。350℃空气氛预处理,650℃氮气氛焙烧所得MgO-350-650作催化剂,在最优条件下反应,苯乙烯转化率为97.0％,环氧苯乙烷选择性可达93.2％。
　　 采用其它方法制得大比表面积样品MgO-4(279 m2／g),大孔径样品MgO-2(294.3nm),孔容积较大样品MgO-4和MgO-5(分别为1.609 cm3／g和1.478 cm3／g)等不同形貌特征的MgO样品,并比较其对苯乙烯环氧化反应的催化性能。结果进一步说明,MgO样品的比表面积、孔径、孔容积因素对苯乙烯环氧化反应影响相对较小。MgO表面的中强碱位碱量影响苯乙烯的转化率,其碱性强度与环氧苯乙烷选择性密切相关。在苯乙烯环氧化反应中,直接焙烧法所得MgO样品催化活性最高。
　　 另对结构具有记忆效应的水滑石也可高效催化苯乙烯环氧化反应。在其最优条件下,苯乙烯转化率高达85.1％,环氧苯乙烷选择性为91.1％,但其催化活性略低于MgO-750的活性。其他金属氧化物如ZnO、Fe2O3、CuO等的催化活性较低。
　　 将回收的MgO催化剂高温活化后在相同条件下重复使用,随着使用次数的增加,催化剂活性逐渐降低,但仍较高。

目录

文摘

英文文摘

引言

1.1 传统的合成方法

1.2 H2O2为氧源的催化体系

1.2.1 金属配合物催化剂

1.2.2 杂多化合物作催化剂

1.2.3 钛硅分子筛为催化剂

1.2.4 水滑石为催化剂

1.3 本论文的目的和主要研究工作

2 实验部分

2.1 主要试剂及实验仪器

2.2 催化剂的制备

2.3 催化剂的活性评价

2.4 催化剂的表征

2.4.1 XRD粉末衍射

2.4.2 N2吸附-脱附分析(BET)

2.4.3 热重分析(TG)

2.4.4 CO2程序升温脱附分析(CO2-TPD)

2.4.5 透射电子显微镜(1EM)

2.5 活性和选择性的计算

3 MgO催化剂上H2O2为氧源的苯乙烯环氧化反应

3.1 前言

3.2 催化剂的制备

3.3 结论与讨论

3.3.1 催化剂的表征结果

3.3.2 催化剂的催化性能

3.4 结论

4 水滑石催化剂对苯乙烯环氧化反应研究

4.1 前言

4.2 催化剂的制备

4.3 结果与讨论

4.3.1 催化剂的表征结果

4.3.2 催化剂的催化性能

4.4 小结

5 不同方法制备MgO催化剂对苯乙烯环氧化反应研究

5.1 前言

5.2 催化剂的制备

5.3 结果与讨论

5.3.1 催化剂的表征结果

5.3.2 催化剂的催化性能

5.4 小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢