本文關(guān)鍵詞：負(fù)載型鈷基催化劑的合成及其催化氧化苯甲醇性能研究

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【摘要】：苯甲醛是一種非常重要的化工原料和有機(jī)合成中間體。工業(yè)上通常采用甲苯氯化水解法(通過甲苯氯代后水解)制備苯甲醛,但是這種方法工藝復(fù)雜、原子利用率低、且制備的苯甲醛中含有氯等有害成分,從而限制其在醫(yī)藥和食品領(lǐng)域中的應(yīng)用。在各種制備苯甲醛的方法中,由氧氣或空氣作為氧化劑氧化苯甲醇制備苯甲醛,使用的氧化劑對環(huán)境無污染且避免引入氯等有害成分,符合綠色化學(xué)發(fā)展的要求。在苯甲醇液相催化氧化方面,科研工作者致力于開發(fā)高效、廉價(jià)、可重復(fù)利用的催化劑。經(jīng)過科研工作者不斷深入研究,不同的催化材料得以開發(fā),大體可分為兩類:非金屬類催化劑和金屬類催化劑。本論文主要以氧化鈷作為活性中心,采用不同的負(fù)載手段,將活性中心負(fù)載到載體上,以期獲得活性較好的催化材料。研究成果如下:一、CMK-3負(fù)載高分散納米氧化鈷催化劑的制備及其催化氧化苯甲醇性能研究采用水熱合成法將納米級的四氧化三鈷粒子固載到介孔碳CMK-3上,并對合成的材料進(jìn)行表征。結(jié)果表明:高度分散的納米Co3O4/CMK-3被成功地合成出來,納米粒子的顆粒大小約為2 nm,同時(shí)載體介孔碳材料結(jié)構(gòu)保持完好,并且在相同的反應(yīng)條件下考察了不同負(fù)載量對催化劑催化活性的影響。其中,1.3wt.%Co3O4/CMK-3的催化活性最高,苯甲醇轉(zhuǎn)化率達(dá)到82.1%,苯甲醛的選擇性為97.7%,催化劑重復(fù)使用4次后反應(yīng)活性沒有明顯下降。同時(shí)還提出了相應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理,介孔碳CMK-3和Co3O4兩者之間具有協(xié)同作用,可提高催化劑的催化活性。二、ZIF-67與氧化石墨烯自組裝復(fù)合物為模板合成磁性氮摻雜鈷基催化劑的制備及其催化氧化苯甲醇性能研究將ZIF-67負(fù)載到氧化石墨烯上,形成的復(fù)合材料作為模板,在氮?dú)夥諊赂邷責(zé)峤庑纬删哂写判缘牡獡诫s氧化鈷石墨烯材料,通過不同的表征手段對材料進(jìn)行分析。結(jié)果表明:高溫?zé)峤獾臏囟葘Σ牧现械卮嬖诘男问接泻艽蟮挠绊?在600 oC和700 oC焙燒溫度下合成的材料中含有較多的吡咯氮和吡啶氮。當(dāng)熱解溫度升高時(shí),吡啶氮和吡咯氮轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定的石墨型氮。XPS結(jié)果表明材料中的鈷元素是以Co0、Co2+及Co3+三種形式存在,磁性表征結(jié)果顯示材料的飽和磁化強(qiáng)度為27.5 emu/g,具有較好磁性。另外,還考察了催化劑催化氧化苯甲醇的催化性能。以MCG-700為催化劑,反應(yīng)溫度為100 oC,以DMF為溶劑反應(yīng)8 h,苯甲醇的轉(zhuǎn)化率為89.5%,苯甲醛的選擇性為97.3%。同時(shí),催化劑具有較好的循環(huán)使用性能。
【關(guān)鍵詞】：選擇性氧化 苯甲醇 納米氧化鈷 碳材料
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-29
• 1.1 苯甲醇氧化反應(yīng)的研究概況10
• 1.2 催化氧化苯甲醇制備苯甲醛的催化劑研究10-21
• 1.2.1 非金屬類催化體系催化氧化苯甲醇11-14
• 1.2.2 金屬類催化體系催化氧化苯甲醇14-21
• 1.3 本課題的目的、意義和內(nèi)容21-22
• 參考文獻(xiàn)22-29
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分29-32
• 2.1 主要原料與試劑29-30
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器30
• 2.3 催化材料的制備30
• 2.4 催化材料的表征儀器30-31
• 2.5 催化性能評價(jià)31-32
• 第三章 CMK-3 負(fù)載高分散的納米氧化鈷催化劑的制備及催化氧化苯甲醇性能研究32-52
• 3.1 引言32-33
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分33-34
• 3.2.1 材料合成33-34
• 3.2.2 材料表征34
• 3.3 結(jié)果與討論34-45
• 3.3.1 催化材料結(jié)構(gòu)與表征34-42
• 3.3.2 催化性能研究42-45
• 本章小結(jié)45-47
• 參考文獻(xiàn)47-52
• 第四章 ZIF-67與氧化石墨烯自組裝復(fù)合物為模板合成磁性氮摻雜鈷催化劑的制備及催化氧化苯甲醇性能研究52-72
• 4.1 引言52-53
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分53-55
• 4.2.1 材料合成53-54
• 4.2.2 材料的表征54-55
• 4.3 材料表征55-67
• 4.3.1 催化材料結(jié)構(gòu)的表征55-63
• 4.3.2 催化性能表征63-67
• 本章小結(jié)67-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 結(jié)論72-73
• 作者簡介73
• 學(xué)術(shù)成果73-75
• 致謝75

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