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《河南师范大学》 2012年
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多中心Ru-Mn系绿色选择氧化醇新型催化材料的研究

石倩倩  
【摘要】:本论文瞄准当前以氧气为氧化剂的绿色选择氧化醇多相催化体系研究中最关心的分子氧活化和产物选择性问题开展研究,主要围绕具有多中心Ru-Mn结构的复合氧化物合成能够在温和条件下高效选择氧化醇的新型催化材料,并通过合成方法与反应性能相关联,优化反应体系,为实际应用提供理论和技术基础。具体内容包括三个部分: 第一部分采用沉淀法制备了一系列MnO(OH)/γ-Al_2O_3载体,并通过沉淀法负载Ru制得了用于催化醇氧化反应的2.5%Ru/MnO(OH)/γ-Al_2O_3催化剂。采用XRD、N2物理吸附、XAS、FT-IR、H2-TPR等方法对MnO(OH)/γ-Al_2O_3载体进行了表征,并考察了Mn负载量、锰源、焙烧温度对2.5%Ru/MnO(OH)/γ-Al_2O_3催化剂活性的影响。实验结果表明,用硝酸锰为锰源、373K下焙烧制备的10%MnO(OH)/γ-Al_2O_3载体所制备的2.5%Ru/10%MnO(OH)/γ-Al_2O_3催化剂具有最高的催化活性,在催化剂0.1g、苯甲醇4mmol、333K的优化条件下反应2h,苯甲醛收率达58.2%,且该催化剂可多次重复使用而活性无明显降低。 第二部分采用浸渍法制备了Mn_xCe_(1-x)O_2/γ-Al_2O_3载体,并通过沉淀法负载Ru制得了2.5%Ru/Mn_xCe_(1-x)O_2/Al_2O_3催化剂,采用XRD、N2物理吸附、FT-IR、H2-TPR等方法对催化剂的结构、Mn_xCe1_-xO_2的存在状态进行了表征,详细考察其在以分子氧为氧化剂的醇氧化反应中的催化性能。实验结果表明,采用共浸渍法制备的载体中的Mn主要以高分散态存在且与Ce能形成较多的Mn-Ce-O复合氧化物,且以其负载Ru催化剂的活性明显高于分步浸渍法制备的载体。锰源、焙烧温度、锰铈原子比、负载量对Mn_xCe_(1-x)O_2/γ-Al_2O_3载体的结构以及所制得的催化剂的活性有较大影响。采用硝酸锰为锰源、n(Mn)/n(Ce)=1/1、n(Mn+Ce)/n(Al)=1/10、773K下焙烧制备的Mn_xCe_(1-x)O_2/γ-Al_2O_3载体中含有较多高分散Mn-Ce-O复合化合物,所制得的2.5%Ru/Mn_xCe1_-xO_2/γ-Al_2O_3催化剂具有较高的催化活性,在催化剂0.2g、苯甲醇4mmol、333K的优化条件下反应0.7h,苯甲醇转化率为90.0%,苯甲醛选择性大于99%。 第三部分分别采用溶胶-凝胶法、沉淀法和机械混合法制备了用于催化苯甲醇氧化反应的催化剂载体Mn_xCe_(1-x)O_2,并通过沉淀法负载活性组分Ru制得了2.5%Ru/Mn_xCe_(1-x)O_2催化剂,详细考察了Mn_xCe_(1-x)O_2载体的制备方法、焙烧温度及载体的n(Mn)/[n(Mn)+n(Ce)]对2.5%Ru/Mn_xCe_(1-x)O_2催化剂活性的影响。实验结果表明,采用溶胶-凝胶法、n(Mn)/[n(Mn)+n(Ce)]为0.5、773K下焙烧6h制备的Mn_xCe_(1-x)O_2载体所制得的2.5%Ru/Mn_xCe_(1-x)O_2催化剂的活性最高,反应在333K下进行1h,苯甲醛收率可达68.1%。XRD、SEM、N2物理吸附、FT-IR结果表明,该条件下制备的Mn_xCe_(1-x)O_2载体的孔结构完整,比表面积大,且含有较多Mn-Ce-O复合氧化物。
【学位授予单位】:河南师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:O643.32

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【参考文献】
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