離子液體改性的SBA-15負載金屬化合物材料的制備及其催化性能
發(fā)布時間：2021-06-21 09:14
本文通過咪唑型離子液體擔載于介孔分子篩SBA-15表面制備了兩種金屬化合物負載或接枝的催化劑材料。第一種催化劑（Ti/SIL）以氯丙基三乙氧基硅烷與介孔分子篩SBA-15表面上的羥基縮合形成氯丙基硅烷改性SBA-15,N-甲基咪唑與SBA-15表面上的氯丙基反應,形成SBA-15表面擔載咪唑型離子液體材料SIL。再將Ti（OC4H9）4與接枝在SBA-15上的咪唑離子液體配位,經灼燒制備了負載材料TiO2/SIL。用FT-IR、XRD、TEM、SEM、XPS、NH3-TPD、N2吸附-脫附等技術對催化劑進行了表征,確定了所制備的經離子液體分散材料Ti/SIL的結構與組成。應用制備的Ti/SIL對α-甲基苯乙烯在無溶劑的條件下的催化氧化反應進行了研究,Ti/SIL顯示了較優(yōu)異的催化性能。探討了反應時間、溫度、反應物的摩爾比等條件對催化反應的影響,確定了最佳的反應條件為H2O2和α-甲基苯乙烯的摩爾比為4.5:1,反...
【文章來源】：哈爾濱師范大學黑龍江省
【文章頁數(shù)】：72 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
SBA-15形成示意圖
222.3.1.3掃描電子顯微鏡如圖2-8所示為Ti/SIL和Ti/SBA-15的掃描電鏡圖。從圖2-8（a）中可以清楚的看到，Ti/SIL由兩部分組成，一個是載體SBA-15，具有較大的晶格尺寸，另一組成部分是負載的TiO2顆粒，其直徑約為15nm左右均勻的分布在SBA-15的表面。此外，從圖2-8（b）Ti/SBA-15的掃描電鏡圖中可以看到具有尺寸約>100nm的聚集顆粒，表明TiO2顆粒在載體SBA-15的表面分布不均勻。Ti/SBA-15與Ti/SIL相比，表面聚集的較大顆粒導致Ti/SBA-15表面積校ab圖2-8Ti/SIL和Ti/SBA-15的掃描電鏡圖Fig2-8.theSEM(a,b)imagesforTi/SILandTi/SBA-152.3.1.4透射電子顯微鏡圖2-9是Ti/SIL的TEM圖。從圖2-9（a）中可以看到TiO2以約15nm左右的顆粒均勻的分布在Ti/SIL的表面。而對于Ti/SBA-15，在圖2-9（b）中可以清楚的看到TiO2以較大尺寸的顆粒聚集在SBA-15的表面。這表明在介孔分子篩SBA-15的表面接枝的咪唑離子液體對TiO2起著分散引導的作用，這種分散作用是通過表面咪唑型離子液體與Ti4+陽離子形成配位進而阻止或逆轉金屬氧化物納米顆粒的燒結[118]；或者通過表面上的硅烷醇基與Ti(OC4H9)4發(fā)生脫羥基作用實現(xiàn)的[119]。此外，從圖2-9（a）和2-9（b）中可以看到非常清晰的孔道結構，TEM測試結果進一步證明了盡管Ti/SIL或Ti/SBA-15在900oC下煅燒了6h但其中SBA-15載體的孔道結構仍然未被破壞。
23ab圖2-9Ti/SIL和Ti/SBA-15的透射電鏡圖Fig2-9.theTEM(a,b)imagesforTi/SILandTi/SBA-152.3.1.5XPS的分析結果對Ti/SIL和Ti/SBA-15進行了X射線光電子能譜（XPS）的測定與分析，其結果如圖2-10所示。Ti/SIL和Ti/SBA-15的O1s和Ti2p3/2能譜圖分峰后的結果表明，對于Ti/SBA-15樣品，O1s譜圖由兩個譜帶組成，主譜帶位于532.6eV，對應于SiO2的晶格氧；肩譜帶位于530.1eV（圖2-10a），歸屬于TiO2的特征譜帶。而Ti/SIL譜圖中SiO2的晶格氧和TiO2的特征氧的結合能分別位于532.6eV和529.9eV（圖2-10b），二者與Ti/SBA-15樣品中是相同的。很明顯，Ti2p3/2有兩組不同的譜帶，如圖2-10c和2-10d所示，一組在458.6eV和459.3eV處；另一組在463.8eV,464.6eV和465.8eV處（圖2-10d）。Ti/SBA-15材料中Ti2p3/2的兩組結合能分別位于458.7eV和459.3eV處，及463.5eV,464.7eV和465.8eV處，也基本上與Ti/SIL的相同。位于458eV的譜帶歸屬于八面體配位的非骨架Ti，而位于459,463,464和465eV的高結合能譜帶歸屬于四面體配位的Ti。其中，四面體配位的Ti是指進入到SiO2骨架中Ti4+離子[120,121]；八面體配位的Ti對應于在材料表面的TiO2。正是SiO2四面體骨架中Ti4+離子的存在賦予Ti/SIL材料烯烴氧化的活性物質。[122、123]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]氧氣壓力對鈷基催化劑催化苯乙烯環(huán)氧化的影響[J]. 賈贊蓉,杜立永,丁玉強. 工業(yè)催化. 2019(11)
[2]Mn-Ce/γ-Al2O3協(xié)同O3催化降解苯乙烯[J]. 李溪,張瀟,徐炎華,于鵬. 南京工業(yè)大學學報(自然科學版). 2019(05)
[3]氮摻雜碳-Pd催化劑用于苯乙烯的有氧氧化[J]. 劉宗. 山東化工. 2019(08)
[4]Synthesis and catalytic activity of SBA-15 supported catalysts for styrene oxidation[J]. Vasu Chaudhary,Sweta. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2018(06)
[5]鐵/介孔碳球的制備及其催化氧化苯乙烯生成苯甲醛[J]. 孫琪,李念哲. 遼寧師范大學學報(自然科學版). 2017(04)
[6]不對稱銅配合物的合成、結構及其催化苯乙烯環(huán)氧化性能[J]. 鄧圣軍,陳杰,錢浩,林凌志,張寧. 化學研究與應用. 2015(10)
[7]對甲苯磺酸/活性炭/雙氧水體系選擇氧化苯乙烯生成苯甲醛（英文）[J]. 李念哲,高遠,張欣欣,玉占君,石雷,孫琪. 催化學報. 2015(05)
[8]雙雜原子Cr-Co-β沸石的合成及其苯乙烯氧化性能[J]. 吳娟,甘麗文,何紅運,何震. 石油化工. 2015(04)
[9]SBA-15負載的Cu（Ⅱ）席夫堿配合物催化的苯乙烯氧化反應制備苯甲醛[J]. 朱學成,沈如偉,張利雄. 催化學報. 2014(10)
[10]FeCl3/PVP膠體催化H2O2氧化苯乙烯為苯甲醛[J]. 孫琪,秦瑛. 遼寧師范大學學報(自然科學版). 2014(03)
本文編號：3240407
【文章來源】：哈爾濱師范大學黑龍江省
【文章頁數(shù)】：72 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
SBA-15形成示意圖
222.3.1.3掃描電子顯微鏡如圖2-8所示為Ti/SIL和Ti/SBA-15的掃描電鏡圖。從圖2-8（a）中可以清楚的看到，Ti/SIL由兩部分組成，一個是載體SBA-15，具有較大的晶格尺寸，另一組成部分是負載的TiO2顆粒，其直徑約為15nm左右均勻的分布在SBA-15的表面。此外，從圖2-8（b）Ti/SBA-15的掃描電鏡圖中可以看到具有尺寸約>100nm的聚集顆粒，表明TiO2顆粒在載體SBA-15的表面分布不均勻。Ti/SBA-15與Ti/SIL相比，表面聚集的較大顆粒導致Ti/SBA-15表面積校ab圖2-8Ti/SIL和Ti/SBA-15的掃描電鏡圖Fig2-8.theSEM(a,b)imagesforTi/SILandTi/SBA-152.3.1.4透射電子顯微鏡圖2-9是Ti/SIL的TEM圖。從圖2-9（a）中可以看到TiO2以約15nm左右的顆粒均勻的分布在Ti/SIL的表面。而對于Ti/SBA-15，在圖2-9（b）中可以清楚的看到TiO2以較大尺寸的顆粒聚集在SBA-15的表面。這表明在介孔分子篩SBA-15的表面接枝的咪唑離子液體對TiO2起著分散引導的作用，這種分散作用是通過表面咪唑型離子液體與Ti4+陽離子形成配位進而阻止或逆轉金屬氧化物納米顆粒的燒結[118]；或者通過表面上的硅烷醇基與Ti(OC4H9)4發(fā)生脫羥基作用實現(xiàn)的[119]。此外，從圖2-9（a）和2-9（b）中可以看到非常清晰的孔道結構，TEM測試結果進一步證明了盡管Ti/SIL或Ti/SBA-15在900oC下煅燒了6h但其中SBA-15載體的孔道結構仍然未被破壞。
23ab圖2-9Ti/SIL和Ti/SBA-15的透射電鏡圖Fig2-9.theTEM(a,b)imagesforTi/SILandTi/SBA-152.3.1.5XPS的分析結果對Ti/SIL和Ti/SBA-15進行了X射線光電子能譜（XPS）的測定與分析，其結果如圖2-10所示。Ti/SIL和Ti/SBA-15的O1s和Ti2p3/2能譜圖分峰后的結果表明，對于Ti/SBA-15樣品，O1s譜圖由兩個譜帶組成，主譜帶位于532.6eV，對應于SiO2的晶格氧；肩譜帶位于530.1eV（圖2-10a），歸屬于TiO2的特征譜帶。而Ti/SIL譜圖中SiO2的晶格氧和TiO2的特征氧的結合能分別位于532.6eV和529.9eV（圖2-10b），二者與Ti/SBA-15樣品中是相同的。很明顯，Ti2p3/2有兩組不同的譜帶，如圖2-10c和2-10d所示，一組在458.6eV和459.3eV處；另一組在463.8eV,464.6eV和465.8eV處（圖2-10d）。Ti/SBA-15材料中Ti2p3/2的兩組結合能分別位于458.7eV和459.3eV處，及463.5eV,464.7eV和465.8eV處，也基本上與Ti/SIL的相同。位于458eV的譜帶歸屬于八面體配位的非骨架Ti，而位于459,463,464和465eV的高結合能譜帶歸屬于四面體配位的Ti。其中，四面體配位的Ti是指進入到SiO2骨架中Ti4+離子[120,121]；八面體配位的Ti對應于在材料表面的TiO2。正是SiO2四面體骨架中Ti4+離子的存在賦予Ti/SIL材料烯烴氧化的活性物質。[122、123]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]氧氣壓力對鈷基催化劑催化苯乙烯環(huán)氧化的影響[J]. 賈贊蓉,杜立永,丁玉強. 工業(yè)催化. 2019(11)
[2]Mn-Ce/γ-Al2O3協(xié)同O3催化降解苯乙烯[J]. 李溪,張瀟,徐炎華,于鵬. 南京工業(yè)大學學報(自然科學版). 2019(05)
[3]氮摻雜碳-Pd催化劑用于苯乙烯的有氧氧化[J]. 劉宗. 山東化工. 2019(08)
[4]Synthesis and catalytic activity of SBA-15 supported catalysts for styrene oxidation[J]. Vasu Chaudhary,Sweta. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2018(06)
[5]鐵/介孔碳球的制備及其催化氧化苯乙烯生成苯甲醛[J]. 孫琪,李念哲. 遼寧師范大學學報(自然科學版). 2017(04)
[6]不對稱銅配合物的合成、結構及其催化苯乙烯環(huán)氧化性能[J]. 鄧圣軍,陳杰,錢浩,林凌志,張寧. 化學研究與應用. 2015(10)
[7]對甲苯磺酸/活性炭/雙氧水體系選擇氧化苯乙烯生成苯甲醛（英文）[J]. 李念哲,高遠,張欣欣,玉占君,石雷,孫琪. 催化學報. 2015(05)
[8]雙雜原子Cr-Co-β沸石的合成及其苯乙烯氧化性能[J]. 吳娟,甘麗文,何紅運,何震. 石油化工. 2015(04)
[9]SBA-15負載的Cu（Ⅱ）席夫堿配合物催化的苯乙烯氧化反應制備苯甲醛[J]. 朱學成,沈如偉,張利雄. 催化學報. 2014(10)
[10]FeCl3/PVP膠體催化H2O2氧化苯乙烯為苯甲醛[J]. 孫琪,秦瑛. 遼寧師范大學學報(自然科學版). 2014(03)
本文編號：3240407
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