本文關(guān)鍵詞：多酸基多相催化劑的制備及其性能研究

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【摘要】：多酸(即多金屬氧酸鹽,polyoxometalates,簡寫為POMs)是一大類由處于最高價態(tài)的V, Mo, W和Nb等組成的離散的陰離子型金屬氧化物。與有機配體化合物相比,多酸具有良好的熱穩(wěn)定性和氧化穩(wěn)定性。多酸的許多化學(xué)特性,如氧化還原性,酸性,電子快速轉(zhuǎn)移和溶解性等使得多酸成為了優(yōu)異的均相催化劑,在催化領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。為了實現(xiàn)多酸催化材料在工業(yè)化中的應(yīng)用,多酸催化劑的多相化成了多酸催化發(fā)展的必然目標。目前,有兩種解決方案吸吸引了眾多關(guān)注,即多酸的固載和固化。其中,將多酸插層到具有二維層狀結(jié)構(gòu)的水滑石(LDHs)層間,制備多酸插層水滑石(LDHs/POMs)多相催化材料,是近年來發(fā)展十分迅速的一種多酸固載方法。多酸插層水滑石復(fù)合材料具有很多特性,包括主客體相互作用,水滑石層間的限域效應(yīng)以及水滑石與多酸的協(xié)同效應(yīng)。這些特性賦予多酸插層水滑石優(yōu)良的催化性能,因此已經(jīng)被應(yīng)用到有機精細化工品的合成,油品的氧化脫硫和有機污染物降解等領(lǐng)域。鑒于多酸插層水滑石材料的各種優(yōu)異性能,多酸插層水滑石的合成方法也得到了極大的發(fā)展,目前的方法包括離子交換法,焙燒復(fù)原法和直接插層法等。這些合成方法在插層幾何尺寸較大的多酸時存在一定的困難,例如Dawson型多酸。另外,在傳統(tǒng)的插層的過程中,通常還需要通氮氣來排除CO32-,因此合成條件非常苛刻,過程繁瑣。為了解決多酸插層水滑石在制備過程中存在的這些問題,很有必要去發(fā)展一些新的插層方法。本論文為合成多酸插層水滑石復(fù)合材料,采用了兩種不同的插層方法：1)、采用有機陰離子柱撐法,成功地將Dawson型多酸插層到Mg3Al-LDHs層間,并對其結(jié)構(gòu)和催化性能進行了研究。具體的工作如下,通過二次離子交換,將含有不同的過渡金屬取代的Dawson型多酸插層到Mg3Al-LDHs層間,制備一系列新型LDHs-POMs復(fù)合材料,即Mg3Al-P2WI7X,其中X= Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn。將Mg3Al-P2W17Zn作為多相催化劑用于催化多種硫醚的氧化反應(yīng),不僅易于分離回收,且顯示出優(yōu)異的催化活性和選擇性,其中選擇性高達99%。2)、采用三羥甲基氨基甲烷(Tris)修飾水滑石插層法,利用有機分子Tris共價修飾水滑石,大大地提高了水滑石的離子交換能力,實現(xiàn)了在空氣氛圍下,便捷地將多酸插層到水滑石中。在具體工作中,我們將1：11雙系列雜多酸K-La(PW11)2插層到Tris修飾水滑石中,成功制備了新型LDHs-POMs復(fù)合材料,即Tris-LDH-La(PW11)2。將Tris-LDH-La(PW11)2作為多相催化劑,作用于吡啶類化合物的氮氧化反應(yīng)及油品的萃取氧化脫氮反應(yīng),不僅易于回收循環(huán)使用,而且顯示出高效的催化活性,其中油品中氮脫除率達到99%。
【關(guān)鍵詞】：多酸 水滑石 插層 多相催化
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(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
• Abstract6-13
• 第一章 緒論13-29
• 1.1 多酸概述13-17
• 1.1.1 多酸材料簡介13-14
• 1.1.2 Dawson型多酸簡介14-15
• 1.1.3 1：11雙系列雜多酸簡介15-17
• 1.2 水滑石概述17-21
• 1.2.1 水滑石材料簡介17-19
• 1.2.2 水滑石材料的催化應(yīng)用19-21
• 1.3 多酸插層水滑石材料21-27
• 1.3.1 多酸插層水滑石材料研究現(xiàn)狀21-24
• 1.3.2 多酸插層水滑石材料的應(yīng)用24-27
• 1.4 研究的目的和內(nèi)容27-29
• 1.4.1 研究目的27
• 1.4.2 研究內(nèi)容27-29
• 第二章 Dawson型多酸插層水滑石材料及其性能研究29-45
• 2.1 引言29
• 2.2 實驗部分29-31
• 2.2.1 實驗試劑29-30
• 2.2.2 表征儀器30-31
• 2.3 Mg_3Al-P_2W_(10)X插層材料的制備31-32
• 2.3.1 Dawson型多酸K-P_2W_(10)X的制備31
• 2.3.2 Mg_3Al-CO_3的制備31
• 2.3.3 Mg_3Al-P_2W_(10)X的制備31-32
• 2.4 硫醚化反應(yīng)32
• 2.5 結(jié)果與討論32-44
• 2.5.1 多相催化劑Mg_3Al-P_2W_(10)X的表征32-37
• 2.5.2 多相催化劑Mg_3Al-P_2W_(10)X的性能研究37-44
• 2.6 小結(jié)44-45
• 第二章 1：11雙系列雜多酸插層Tris修飾水滑石材料及其性能研究45-63
• 3.1 引言45-46
• 3.2 實驗部分46-47
• 3.2.1 實驗試劑46
• 3.2.2 表征儀器46-47
• 3.3 Tris-LDH-La(PW_(11))_2插層材料的制備47
• 3.3.1 Tris-LDH-CO_3和Tris-LDH-La(PW_(11))_2的制備47
• 3.4 催化反應(yīng)47-48
• 3.5 結(jié)果與討論48-61
• 3.5.1 多相催化劑Tris-LDH-La(PW_(11))_2的表征48-53
• 3.5.2 多相催化劑Tris-LDH-La(PW_(11))_2的性能研究53-61
• 3.6 小結(jié)61-63
• 第四章 結(jié)論63-65
• 參考文獻65-73
• 致謝73-75
• 已發(fā)表的學(xué)術(shù)成果75-77
• 導(dǎo)師和作者簡介77-78
• 附件78-79

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本文編號：950504