本文關(guān)鍵詞：負(fù)載金屬離子和封裝金屬配合物的多級(jí)孔Y沸石的催化性能

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【摘要】：Y沸石具有規(guī)整的孔道結(jié)構(gòu)、高水熱穩(wěn)定性及強(qiáng)酸性,可作為吸附劑、催化劑或催化劑載體應(yīng)用于石油化工、石油精煉和精細(xì)化工品合成方面。但其孔徑較小,嚴(yán)重限制了反應(yīng)物和產(chǎn)物在沸石孔道里的擴(kuò)散,導(dǎo)致其擴(kuò)散路徑長(zhǎng)、擴(kuò)散速率慢、活性位利用率低,在催化領(lǐng)域中的應(yīng)用大為受限。近些年來,同時(shí)具有微孔和中孔優(yōu)點(diǎn)的多級(jí)孔沸石分子篩得到廣泛研究。本論文以Y型沸石為研究對(duì)象,通過后處理法制備了多級(jí)孔Y沸石分子篩,并以此為主體材料,金屬配合物為客體材料,采用“ship-in-bottle”法將金屬配合物封裝入具有不同孔結(jié)構(gòu)的Y沸石主體中,考察多級(jí)孔Y沸石在無機(jī)仿生酶中的主體效應(yīng)。此外,還以多級(jí)孔Y沸石為載體,制備了含鈷分子篩催化劑,并考察其在烯烴環(huán)氧化及環(huán)己烷氧化反應(yīng)中的催化性能。具體研究如下:1)多級(jí)孔Y沸石的制備和表征采用后處理改性法,對(duì)常規(guī)Y沸石分子篩進(jìn)行酸堿連續(xù)處理,制備出多級(jí)孔Y沸石。調(diào)變堿處理濃度,可制備出具有不同孔結(jié)構(gòu)的多級(jí)孔Y沸石。堿濃度為0.05 mol/L時(shí),所得Y沸石的外比表面積為287 m2/g,多級(jí)孔因子為0.15,樣品記為Y-0.05M。堿濃度為0.2 mol/L時(shí),所得Y沸石的外比表面積為130 m2/g,多級(jí)孔因子為0.09,樣品記為Y-0.2M。2)Co/Z催化劑的制備、表征及催化性能采用離子交換法制備了一系列Co/Z催化劑(Z=Y,Y-0.05M,Y-0.2M),并考察其在烯烴環(huán)氧化反應(yīng)和環(huán)己烷氧化反應(yīng)中的催化性能。結(jié)果表明,負(fù)載在多級(jí)孔y沸石中的鈷物種在環(huán)辛烯氧化反應(yīng)和環(huán)己烷氧化反應(yīng)中的催化活性均高于負(fù)載在常規(guī)y沸石中的催化活性,多級(jí)孔y沸石表現(xiàn)出良好的主體效應(yīng)。且與叔丁基過氧化氫相比,以分子氧或過氧化氫為氧化劑時(shí)主體材料的多級(jí)孔效應(yīng)更明顯。然而在苯乙烯氧化反應(yīng)中,y沸石主體的多級(jí)孔效應(yīng)并不顯著,說明主體材料的多級(jí)孔效應(yīng)同反應(yīng)底物分子尺寸及氧化劑種類密切相關(guān)。3)fesalcn/y催化劑的制備、表征及催化性能分別以微孔y沸石、多級(jí)孔y沸石為主體材料,先經(jīng)離子交換負(fù)載亞鐵離子,再采用自由配體法將雙水楊醛縮環(huán)己二胺(salcn)配體與預(yù)負(fù)載在y沸石籠中的fe2+配合形成鐵(Ⅱ)-環(huán)己二胺(fesalcn)配合物,制備出fesalcn/y復(fù)合材料。經(jīng)xrd、n2物理吸附、sem、ft-ir、uv-vis、icp等表征結(jié)果及催化反應(yīng)表明fesalcn配合物被成功封裝入y沸石籠中,且封裝于多級(jí)孔y沸石中的鐵配合物(fesalcn/y-0.05m)在環(huán)己烷氧化反應(yīng)中的催化活性均高于封裝在常規(guī)y沸石中的催化活性,多級(jí)孔y沸石體現(xiàn)出更為優(yōu)越的主體效應(yīng)。此外,所制備的fesalcn/y-0.05m在不同尺寸大小的反應(yīng)底物參與的催化反應(yīng)中表現(xiàn)出良好的催化擇形性。氧化劑種類、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等因素對(duì)fesalcn/y-0.05m催化活性有一定的影響。4)cuphen/y催化劑的制備、表征及催化性能選擇不同主體材料,制備了cuphen/y復(fù)合催化劑,考察不同主體材料對(duì)其環(huán)己烷氧化反應(yīng)活性的影響,結(jié)果表明主體材料的結(jié)構(gòu)性質(zhì)對(duì)復(fù)合催化劑的催化性能有較大影響。cuphen/y-0.05m和cuphen/y-0.2m較大的孔徑有利于反應(yīng)物與產(chǎn)物分子的擴(kuò)散,在相同條件下二者的催化活性均高于Cuphen/Y,其中Cuphen/Y-0.2M表現(xiàn)出最高的反應(yīng)活性。另外,客體封裝量對(duì)復(fù)合材料的催化性能也有影響,隨著封裝量的增加,催化劑的TON值逐漸下降。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O643.36

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本文編號(hào)：1203596