催化環(huán)己烷(CyH)氧化制備環(huán)己醇和環(huán)己酮(二者混合物稱為KA油)是化學(xué)工業(yè)中最重要的反應(yīng)之一。盡管新型催化劑以及氧化工藝被不斷地開發(fā)和改進(jìn),環(huán)己烷氧化工業(yè)過程仍然承擔(dān)著巨大經(jīng)濟(jì)和環(huán)境成本。我們認(rèn)為,催化材料各活性位點(diǎn)的環(huán)境差異以及苛刻反應(yīng)條件帶來的深度氧化問題是造成該問題重要原因。超薄二維(2D)納米材料由于其超大的比表面積,原子尺度級的有限厚度、更多暴露在表面的催化活性點(diǎn)位以及單一催化環(huán)境的特性在催化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。單質(zhì)納米銀晶體除了具備一定熱催化活性外,其獨(dú)特的表面等離子體(SPR)效應(yīng)通過增強(qiáng)對光的響應(yīng)范圍而大大提高催化劑的活性,使其在涉氧光催化反應(yīng)中也有著巨大的潛力。將超薄2D材料和單質(zhì)納米銀晶體的優(yōu)勢相結(jié)合,可以有效的解決目前環(huán)己烷氧化存在的問題,實(shí)現(xiàn)在溫和條件下高活性、高選擇性催化環(huán)己烷氧化。本論文中,我們制備了一系列基于氧化石墨烯納米片(GO)、單層三氧化鎢納米片(W03 NSs)以及納米Ag晶體的新型催化材料并將其應(yīng)用于環(huán)己烷氧化反應(yīng),系統(tǒng)探究了催化劑的構(gòu)效關(guān)系及其催化機(jī)理。本文的主要研究如下:1.研究了改性GO在選擇性熱催化環(huán)己烷氧化中的性能,深入探究表面官...

【文章頁數(shù)】：148 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 環(huán)己烷氧化反應(yīng)的研究進(jìn)展
        1.2.1 非自由基反應(yīng)歷程
        1.2.2 自由基反應(yīng)歷程
        1.2.3 無催化劑氧化體系
        1.2.4 非金屬氧化體系
        1.2.5 貴金屬催化氧化體系
        1.2.6 非貴金屬催化氧化體系
        1.2.7 電催化體系
        1.2.8 光催化氧化體系
    1.3 二維納米材料的研究進(jìn)展
        1.3.1 二維納米材料的制備方法
        1.3.2 二維納米材料的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
        1.3.3 二維材料在氧化反應(yīng)中的優(yōu)勢
    1.4 納米銀的研究進(jìn)展
        1.4.1 單分散納米銀的形貌可控制備方法
        1.4.2 納米銀在氧化反應(yīng)中的應(yīng)用
    1.5 選題依據(jù)及研究內(nèi)容
        1.5.1 選題依據(jù)
        1.5.2 研究內(nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)試劑
    2.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.3 表征方法
        2.3.1 透射電鏡(TEM)
        2.3.2 粉末X-射線衍射(XRD)
        2.3.3 原子力顯微鏡(AFM)
        2.3.4 X-射線光電子能譜分析(XPS)
        2.3.5 紫外光電子能譜分析(PS)
        2.3.6 傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)
        2.3.7 紫外-可見光譜(UV-Vis)
        2.3.8 紫外激光拉曼光譜(Raman)
        2.3.9 光致發(fā)光光譜(PL)
        2.3.10 電感耦合等離子體發(fā)射光譜分析(ICP-OES)
        2.3.11 電化學(xué)測試
    2.4 催化性能測試
        2.4.1 光催化測試
        2.4.2 熱/光熱催化測試
        2.4.3 氣相色譜分析(GC)
        2.4.4 高效液相色譜分析(HPLC)
第三章 基于表面基團(tuán)和尺寸改性的氧化石墨烯納米片熱催化環(huán)己烷氧化的研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 GO的制備
        3.2.2 NGO的制備
        3.2.3 GO-COOH的制備
        3.2.4 GO-SO₃H的制備
        3.2.5 r-GO的制備
        3.2.6 催化劑含氧基團(tuán)的定量分析
    3.3 催化劑表征
    3.4 工藝條件考察
        3.4.1 反應(yīng)溫度
        3.4.2 反應(yīng)壓力
        3.4.3 反應(yīng)時(shí)間
        3.4.4 催化劑用量
    3.5 GO催化劑的構(gòu)效關(guān)系
        3.5.1 GO含氧量對催化活性的影響
        3.5.2 GO表面官能團(tuán)修飾對環(huán)己烷氧化反應(yīng)的影響
        3.5.3 GO的尺寸對環(huán)己烷氧化反應(yīng)的影響
    3.6 催化劑的穩(wěn)定性測試
    3.7 催化機(jī)理研究
    3.8 本章小結(jié)
第四章 基于納米銀改性的氧化石墨烯納米片光催化環(huán)己烷氧化的研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 GO的制備
        4.2.2 Ag NPs的制備(7 nm)
        4.2.3 Ag NPs的制備(20 nm)
        4.2.4 Ag NRs的制備
        4.2.5 GO-Ag納米復(fù)合物的制備
    4.3 催化劑表征
        4.3.1 GO-Ag NPs (7 nm)的表征
        4.3.2 GO-Ag NPs (20 nm)的表征
        4.3.3 GO-Ag NRs的表征
    4.4 工藝條件考察
        4.4.1 反應(yīng)溫度
        4.4.2 反應(yīng)時(shí)間
        4.4.3 光源波長
        4.4.4 氧化劑用量
        4.4.5 催化劑用量
    4.5 GO-Ag納米催化劑的構(gòu)效關(guān)系
        4.5.1 納米Ag改性對催化活性的促進(jìn)
        4.5.2 納米Ag的尺寸及形貌對催化性能的影響
    4.6 催化劑的穩(wěn)定性能測試
    4.7 催化機(jī)理研究
        4.7.1 電化學(xué)性能測試
        4.7.2 自由基實(shí)驗(yàn)
        4.7.3 活性組分與載體間的相互作用
        4.7.4 反應(yīng)機(jī)理
    4.8 本章小結(jié)
第五章 基于納米銀改性的單層WO₃納米片光催化環(huán)己烷氧化的研究
    5.1 前言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
        5.2.1 WO₃ NSs的制備
        5.2.2 WO₃ NCs的制備
        5.2.3 光催化劑的制備
    5.3 催化劑表征
        5.3.1 WO₃ NSs和WO₃ NCs的表征
        5.3.2 光催化劑的表征
    5.4 工藝條件考察
        5.4.1 反應(yīng)溫度
        5.4.2 反應(yīng)時(shí)間
        5.4.3 氧化劑用量
        5.4.4 催化劑用量
    5.5 WO₃-Ag NPs催化劑的構(gòu)效關(guān)系
    5.6 催化劑的穩(wěn)定性能測試
    5.7 催化機(jī)理研究
        5.7.1 電化學(xué)性能測試
        5.7.2 自由基實(shí)驗(yàn)
        5.7.3 催化劑結(jié)構(gòu)分析
        5.7.4 反應(yīng)機(jī)理
    5.8 本章小結(jié)
第六章 基于納米銀改性的二維材料在光熱催化環(huán)己烷氧化中的應(yīng)用
    6.1 引言
    6.2 實(shí)驗(yàn)部分
        6.2.1 GO-Ag NPs和WO₃ NSs-Ag NPs的制備
        6.2.2 Fe₃O₄ NPs的制備
        6.2.3 GO-Fe₃O₄ NPs的制備
    6.3 催化劑的表征
        6.3.1 GO-Ag NPs和WO₃ NSs-Ag NPs的表征
        6.3.2 GO-Fe₃O₄ NPs的表征
    6.4 工藝條件考察
        6.4.1 反應(yīng)溫度
        6.4.2 反應(yīng)壓力
        6.4.3 反應(yīng)時(shí)間
        6.4.4 催化劑用量
    6.5 催化劑的構(gòu)效關(guān)系
        6.5.1 熱催化氧化
        6.5.2 光熱催化氧化
    6.6 催化劑的穩(wěn)定性能測試
    6.7 催化機(jī)理研究
        6.7.1 電化學(xué)性能測試
        6.7.2 自由基實(shí)驗(yàn)
        6.7.3 催化過氧化苯酰(BP)分解反應(yīng)
        6.7.4 反應(yīng)機(jī)理
    6.8 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文
致謝



本文編號：3751107