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杂多型和双金属型固体酸的制备及其催化性能研究

贾娜  
【摘要】:所谓固体超强酸是指比100%的硫酸还强的酸。由于固体超强酸相对于传统液体酸具有催化活性高、选择性好、重复利用率高、对设备腐蚀小和环境污染少等优点,受到广大研究者的青睐。在所有固体酸的分类中,研究最多的是杂多酸和SO42-/MxOy型固体超强酸。 因此本论文主要以Baeyer-Villiger氧化反应和环己酮与乙二醇的缩合反应为探针反应,试图比较研究相对较少、催化活性较高的Wells-Dawson型磷钨杂多酸H6P2W18O62和双金属负载型固体超强酸SO42-/SnO2-WO3/KIT-6的制备及其催化活性。本论文的研究内容主要包括以下几方面: (1)综述部分介绍了两种催化剂:a. Wells-Dawson型杂多酸,b. SO42-/MxOy型固体超强酸及其介孔材料的结构、性质及应用;其次,叙述了Baeyer-Villiger氧化反应和环己酮与乙二醇的缩合反应的研究意义。 (2)合成了Wells-Dawson结构的磷钨酸,用红外光谱(FT-IR)、紫外光谱(UV)和X射线粉末衍射(XRD)等方法对其结构进行了表征。首先将所制备的杂多酸应用于催化环酮类化合物的Baeyer-Villiger氧化反应中,探讨了催化剂用量、30%H2O2的用量、反应温度、体系溶剂和反应时间对催化剂性能的影响。其次,将其应用于环己酮与乙二醇的缩合反应中,考察了催化剂用量、反应时间和反应温度对该催化剂催化活性的影响。通过以上考察,发现Wells-Dawson结构的磷钨酸不仅具有较高的催化活性和选择性,而且具有一定的重复使用性。 (3)分别采用水热法和浸渍法,以KIT-6为模板合成了具有介孔结构的双金属负载型固体酸催化剂SO42-/SnO2-WO3/KIT-6,考察了WO3的不同负载量对该催化剂催化性能的影响,并用XRD、N2吸附-脱附、FT-IR、TEM、SEM等方法对该催化剂结构进行表征;并将其应用于环酮的Baeyer-Villiger氧化反应和酮-醇的缩合反应中,探讨了催化剂用量、反应时间、温度、溶剂及不同底物对该催化剂反应性能的影响;同时,采用元素分析法,对双金属负载型复合固体酸SO42-/SnO2-WO3/KIT-6在环己酮的Baeyer-Villiger氧化反应中重复使用4次后的Sn和W的含量进行了测定,以确定催化剂的稳定性。


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