本文關(guān)鍵詞：Ce-MIL-101（Cr、Fe）的制備及其在環(huán)己烷氧化反應(yīng)中的催化研究

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【摘要】：金屬-有機骨架(Metal-Organic Frameworks,簡稱MOFs)是一種新穎的材料,具有很多結(jié)構(gòu)及性質(zhì)上的優(yōu)點。在應(yīng)用于非均相催化反應(yīng)時它們往往能夠提供獨特的活性反應(yīng)位點,該類位點是骨架結(jié)構(gòu)中參與配位但價態(tài)不飽和的金屬位點。由于其具有較大的孔隙率以及可控的孔洞尺寸和可調(diào)的內(nèi)表面性質(zhì),將活性金屬物質(zhì)通過某種途徑摻雜進入MOFs結(jié)構(gòu)或孔洞中,能夠使其催化活性大大提高。環(huán)己酮和環(huán)己醇作為化工產(chǎn)業(yè)中常用的原料,同時也是頻繁使用的有機中間體。因環(huán)己烷結(jié)構(gòu)中的主要組成部分是碳氫鍵,其具有鍵能大和極性小這兩種特質(zhì)。截至目前,商業(yè)化催化氧化環(huán)己烷有很多劣勢,其中包括轉(zhuǎn)化效率低下、對酮醇的選擇性低,環(huán)境污染等等一系列的問題,同時,現(xiàn)今社會對環(huán)己烷的氧化產(chǎn)物及酮醇類的需求量的逐年增多,科學家一直在努力希望尋找到一種在無溶劑條件下更好的非均相的催化環(huán)己烷進行氧化的路徑。本文旨在開發(fā)出一種在液相條件下催化性能優(yōu)良,且能夠在溫和條件下催化反應(yīng)進行的催化劑。近年來的研究表明,負載鈰的催化劑在相對適宜的反應(yīng)條件下對KA油(環(huán)己酮和環(huán)己醇的混合物)有很好的選擇性,而MIL-101系的MOFs材料對環(huán)己烷的催化性能優(yōu)良。因此,我們采用直接水熱法合成負載鈰的MIL-101系催化劑,并對其催化氧化環(huán)己烷的性能進行了研究。(1)采用XRD,XRF,FT-IR,N2吸附-脫附,SEM等分析手段對Ce/MIL-101進行各種表征,結(jié)果顯示,鈰被摻雜進入孔道后對MIL-101系材料的結(jié)構(gòu)有影響,使其比表面積及孔容都有降低。(2)將制備出的Ce-MIL-101材料應(yīng)用于催化氧化環(huán)己烷的反應(yīng),最適反應(yīng)條件：1mL的環(huán)己烷在溫度70°下反應(yīng)12h；Ce/Cr-MIL-101為催化劑,鈰的摻雜量為8%,催化劑用量為15mg,4mL的叔丁基過氧化氫,環(huán)己烷轉(zhuǎn)化率為47.7%,環(huán)己醇、酮的選擇性為55.7%。Ce/Fe-MIL-101為催化劑,鈰的摻雜量為5%,催化劑用量為20mg,3mL的叔丁基過氧化氫,環(huán)己烷轉(zhuǎn)化率為49.4%,環(huán)己醇、酮的選擇性為100%。
【關(guān)鍵詞】：Ce-MIL-101 MOF 催化氧化 環(huán)己烷 環(huán)己酮
【學位授予單位】：云南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;O621.251
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 環(huán)己酮10-17
• 1.1.1 概述10-11
• 1.1.2 選擇性催化氧化環(huán)己烷合成KA油的研究意義11
• 1.1.3 環(huán)己醇和環(huán)己酮的工業(yè)應(yīng)用11
• 1.1.4 環(huán)己酮合成方法11-17
• 1.1.4.1 工業(yè)上合成方法11-17
• 1.2 MOFs材料簡介17-20
• 1.2.1 MOFs材料分類17-19
• 1.2.2 MOFs材料合成19-20
• 1.3 MOFs材料應(yīng)用20-22
• 1.3.1 MOFs材料應(yīng)用于氣體分離20-21
• 1.3.2 MOFs材料應(yīng)用于催化21-22
• 1.4 論文的選題依據(jù)與研究內(nèi)容22-24
• 1.4.1 選題依據(jù)22-23
• 1.4.2 研究內(nèi)容及創(chuàng)新點23-24
• 第二章 實驗部分24-29
• 2.1 化學試劑和實驗儀器24-25
• 2.1.1 化學試劑24
• 2.1.2 實驗儀器及設(shè)備24-25
• 2.2 材料的合成25-27
• 2.2.1 Ce/Fe-MIL-101的合成25
• 2.2.2 Ce/Cr-MIL-101的合成25-26
• 2.2.3 其他MOFs材料合成26-27
• 2.3 材料的表征27-28
• 2.3.1 粉末X-射線衍射(PXRD)27
• 2.3.2 N_2吸附-脫附的等溫測試27
• 2.3.3 掃描電子顯微鏡(SEM)27
• 2.3.4 傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)27-28
• 2.4 催化氧化環(huán)己烷的反應(yīng)28
• 2.4.1 實驗步驟28
• 2.4.2 實驗結(jié)果的測定28
• 2.5 催化劑的重復性實驗28-29
• 第三章 Ce/Fe-MIL-101對環(huán)己烷的催化活性研究29-41
• 3.1 引言29
• 3.2 Ce/Fe-MIL-101的表征29-33
• 3.2.1 XRD分析29-30
• 3.2.2 SEM表征30-31
• 3.2.3 N_2吸附-脫附分析31-32
• 3.2.4 FT-IR紅外光譜32
• 3.2.5 XRF分析32-33
• 3.2.6 小結(jié)33
• 3.3 Ce/Fe-MIL-101催化氧化環(huán)己烷的活性研究33-40
• 3.3.1 不同催化劑的催化活性比較33-34
• 3.3.2 催化劑用量對反應(yīng)的影響34-35
• 3.3.3 不同氧化劑對反應(yīng)的影響35
• 3.3.4 氧化劑用量對反應(yīng)的影響35-36
• 3.3.5 不同溶劑對反應(yīng)的影響36-37
• 3.3.6 反應(yīng)溫度對反應(yīng)的影響37
• 3.3.7 反應(yīng)時間對反應(yīng)的影響37-38
• 3.3.8 Ce摻雜量的影響38-39
• 3.3.9 催化劑的反應(yīng)前后對比39-40
• 3.4 小結(jié)40-41
• 第四章 Ce/Cr-MIL-101對環(huán)己烷的催化活性研究41-54
• 4.1 引言41
• 4.2 Ce/Cr-MIL-101的表征41-46
• 4.2.1 XRD分析41-42
• 4.2.2 SEM表征42-43
• 4.2.3 N_2吸附-脫附分析43-44
• 4.2.4 FT-IR紅外光譜44-45
• 4.2.5 XRF分析45
• 4.2.6 小結(jié)45-46
• 4.3 Ce/Cr-MIL-101催化氧化環(huán)己烷的活性研究46-52
• 4.3.1 不同催化劑的催化活性比較46
• 4.3.2 催化劑用量對反應(yīng)的影響46-47
• 4.3.3 不同氧化劑對反應(yīng)的影響47-48
• 4.3.4 氧化劑用量對反應(yīng)的影響48
• 4.3.5 不同溶劑對反應(yīng)的影響48-49
• 4.3.6 反應(yīng)溫度對反應(yīng)的影響49-50
• 4.3.7 反應(yīng)時間對反應(yīng)的影響50-51
• 4.3.8 Ce摻雜量的影響51-52
• 4.3.9 催化劑的反應(yīng)前后對比52
• 4.4 小結(jié)52-54
• 第五章 結(jié)論及課題研究展望54-55
• 5.1 結(jié)論54
• 5.2 課題研究展望54-55
• 參考文獻55-66
• 攻讀碩士學位期間完成的科研成果66-67
• 致謝67

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本文編號：616411