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环己醇脱氢制环己酮铜基催化剂的研究

吉定豪  
【摘要】: 本文以工业应用和基础研究为出发点,对铜体系催化剂进行了较深入、细致的研究。采用浸渍法、溶胶-凝胶、沉积-沉淀,固相研磨混合等方法制备了铜基催化剂,并添加各种助剂对催化剂进行调变。采用XRD、EPR、XPS、H_2-TPR,NH_3-TPD,BET等手段对其进行了表征,考察了它们在环己醇脱氢反应中的催化性能,研究了制备方法与催化剂结构和性能的关系,同时对反应的活性中心及脱水和芳构化副反应进行了详细的研究。同时还探索性研究了纳米铜和纳米氧化锌,以及混合纳米铜锌催化剂在环己醇脱氢反应的中催化行为。 经系列实验,对催化剂组成、催化剂的制备条件和反应条件进行了优化。浸渍法制备的Cu-K_2O/SiO_2和Cu/MCM-41催化剂显示了良好的催化性能,同时我们首次采用溶胶-凝胶法制备Cu/SiO_2催化剂应用于环己醇脱氢反应,并显示了良好的催化活性和稳定性。 研究结果表明,铜基催化剂上环己醇脱氢反应的活性中心是Cu~0,其反应性能和铜金属比表面积相关。催化剂表面的酸性是导致环己醇脱水反应的直接原因。我们首次证明了Cu-ZnO/SiO_2催化剂中由于铜锌间相互作用而生成的Cu~+是苯酚生成的活性中心。 我们探索性研究了纳米铜和纳米氧化锌在环己醇脱氢反应中的催化性能。单独的纳米Cu催化活性和稳定性低。纳米Cu、ZnO混合催化剂显示了高活性和稳定性,但有一定的脱水产物环己烯生成。EPR、XPS、XRD和BET等表征结果表明纳米铜和纳米氧化锌中的氧发生了相互作用。对于铜基催化剂而言,这种相互作用能够起到稳定金属铜粒子的作用,对于纳米粒子间的相互作用应用于环己醇脱氢的研究结果未见相关文献报道。


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