本文關(guān)鍵詞：基于氧化石墨烯的多相催化劑設(shè)計及其催化氧化性能研究

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【摘要】：工業(yè)生產(chǎn)中,多相催化劑雖可簡捷分離并重復(fù)使用,但受傳質(zhì)限制,其催化活性通常較均相催化劑低。針對該問題,本文基于氧化石墨烯獨特的層狀結(jié)構(gòu),較大表面積及豐富的表面含氧官能團(tuán),以新型二維碳材料—氧化石墨烯為載體,設(shè)計合成了幾類“類均相”多相催化劑。該類催化劑在對應(yīng)催化氧化反應(yīng)體系中表現(xiàn)出高效且可重復(fù)使用的特點。1、以氨基功能化氧化石墨烯(GO-NH2)為載體負(fù)載納米金催化劑。首先,載體表面氨基與氯金酸(HAuCl4)反應(yīng)形成銨鹽,通過離子鍵將Au Cl4-錨定在GO表面;然后,以乙二醇作為還原劑,將AuCl4-離子還原成Au0納米粒子,得到Au/GO-NH2催化劑。通過XRD、TEM、XPS、FT-IR等手段,對催化劑結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。在以H2O2為氧化劑,烯烴環(huán)氧化反應(yīng)中,考察了Au/GO-NH2催化劑的催化性能。2、以氧化石墨烯為載體,通過氧化石墨烯表面的含氧官能團(tuán)與錳離子之間配位作用,制備氧化石墨烯負(fù)載錳催化劑(Mn2+/GO)。通過XRD、XPS、FT-IR、UV-vis,、Zeta-電位等手段表征催化劑結(jié)構(gòu)。在以H2O2為氧化劑烯烴環(huán)氧化反應(yīng)中,考察了Mn2+/GO催化劑的催化性能。3、通過共價鍵聯(lián)法,將手性salen Mn(III)配合物負(fù)載于離子液體功能化氧化石墨烯表面,制備了離子液體功能化氧化石墨烯負(fù)載的手性salen Mn(III)催化劑(GO-IL-salen Mn(III))。通過FT-IR、XPS、UV-vis、SEM、TG-DTG、ICP-AES等手段,對催化劑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。在以NaClO為氧化劑,CH2Cl2為溶劑,烯烴不對稱環(huán)氧化反應(yīng)中,考察了GO-IL-salen Mn(III)催化劑的催化性能。4、以胺基修飾咪唑離子液體功能化氧化石墨烯為載體,通過與離子液體陰離子交換及表面胺基質(zhì)子化作用,將Keggin-type磷鎢酸負(fù)載于功能化氧化石墨烯表面,制備了氧化石墨烯負(fù)載的磷鎢酸催化劑(PW-IL-NH-GO)。通過XPS、FT-IR、TGA、XRD、31P MAS NMR等方法,對催化劑結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。在以H2O2為氧化劑,醇的選擇性氧化反應(yīng)中,考察了PW-IL-NH-GO催化劑的催化性能。5、采用水熱法,制備了氧化石墨烯負(fù)載的SnO2納米粒子催化劑(SnO2/GO)。使用XPS、XRD、TGA、TEM和SEM等方法對催化劑結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。在以H2O2為氧化劑,酮類化合物的Baeyer-Villiger氧化反應(yīng)中,考察了SnO2/GO催化劑的催化性能。
【關(guān)鍵詞】：氧化石墨烯 多相催化 烯烴環(huán)氧化 醇的氧化 Baeyer-Villiger氧化
【學(xué)位授予單位】：湖南師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O643.36
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-15
• 第一章 文獻(xiàn)綜述15-45
• 1.1 引言15-16
• 1.2 氧化石墨烯的制備16-17
• 1.3 氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)17-24
• 1.3.1 氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)17-20
• 1.3.2 氧化石墨烯的性質(zhì)20-24
• 1.4 氧化石墨烯在催化領(lǐng)域的研究進(jìn)展24-33
• 1.4.1 氧化石墨烯直接用作催化劑的研究進(jìn)展24-25
• 1.4.2 氧化石墨烯作為載體在催化領(lǐng)域的研究進(jìn)展25-33
• 1.5 本文關(guān)注的幾個催化氧化反應(yīng)的研究進(jìn)展33-42
• 1.5.1 以H_2O_2為氧化劑的納米金催 化烯烴環(huán)氧化研究進(jìn)展33-34
• 1.5.2 以H_2O_2為氧化劑Mn~（2+）催化烯烴 環(huán)氧化研究進(jìn)展34-35
• 1.5.3 NaClO為氧源手性salen Mn催化烯烴不對稱環(huán)氧化研究進(jìn)展35-38
• 1.5.4 雙氧水為氧源磷鎢酸(鹽)催化醇的選擇性氧化的研究進(jìn)展38-40
• 1.5.5 H_2O_2為氧化劑Sn催化Baeyer-Villiger氧化的研究進(jìn)展40-42
• 1.6 選題的目的、意義以及主要研究內(nèi)容42-45
• 1.6.1 選題的目、意義42
• 1.6.2 主要研究內(nèi)容42-45
• 第二章 實驗部分45-49
• 2.1 主要實驗試劑45
• 2.2 主要試驗儀器45-46
• 2.3 催化劑樣品表征及產(chǎn)物分析方法46-48
• 2.3.1 紅外光譜表征46
• 2.3.2 紫外可見光光譜分析46
• 2.3.3 熱重-差熱分析46
• 2.3.4 XRD表征46
• 2.3.5 XPS表征46-47
• 2.3.6 元素分析47
• 2.3.7 透射電鏡表征47
• 2.3.8 掃描電鏡表征47
• 2.3.9 產(chǎn)物的氣相色譜分析47-48
• 2.4 氧化石墨烯的制備方法48-49
• 第三章 氨基功能化GO負(fù)載納米金及其催化烯烴環(huán)氧化性能研究49-67
• 3.1 引言49-50
• 3.2 實驗部分50-53
• 3.2.1 實驗試劑50-51
• 3.2.2 實驗儀器51
• 3.2.3 催化劑制備51-53
• 3.2.4 Au/GO-NH_2催化烯烴的環(huán)氧化反應(yīng)53
• 3.3 結(jié)果與討論53-65
• 3.3.1 FT-IR表征53-54
• 3.3.2 XRD分析54-55
• 3.3.3 XPS分析55-57
• 3.3.4 TEM表征分析57-59
• 3.3.5 催化劑催化性能的考察59-65
• 3.4 可能的反應(yīng)機(jī)理分析65-66
• 3.5 本章小結(jié)66-67
• 第四章 氧化石墨烯配位負(fù)載錳離子催化劑的制備及其催化性能研究67-83
• 4.1 前言67-68
• 4.2 實驗部分68-71
• 4.2.1 實驗藥品68-69
• 4.2.2 實驗儀器69
• 4.2.3 實驗所需溶液69
• 4.2.4 催化劑的制備69-70
• 4.2.5 Mn~（2+）/GO催化烯烴的環(huán)氧化反應(yīng)70-71
• 4.3 結(jié)果與討論71-81
• 4.3.1 XPS表征71-73
• 4.3.2 紅外表征73-74
• 4.3.3 紫外表征74-75
• 4.3.4 XRD表征75-76
• 4.3.5 Zeta電位表征76-77
• 4.3.6 催化劑性能考察77-81
• 4.4 Mn_2+/GO催化烯烴環(huán)氧化的可能的反應(yīng)機(jī)理81-82
• 4.5 本章小結(jié)82-83
• 第五章 離子液體功能化GO負(fù)載手性salen Mn(III)催化劑的制備及其催化烯烴不對稱環(huán)氧化研究83-102
• 5.1 引言83-85
• 5.2 實驗部分85-91
• 5.2.1 實驗試劑85
• 5.2.2 實驗儀器85-86
• 5.2.3 實驗所需溶液86
• 5.2.4 催化劑制備86-89
• 5.2.5 非官能化烯烴不對稱環(huán)氧化反應(yīng)89-91
• 5.3 結(jié)果與討論91-101
• 5.3.1 XPS表征91-92
• 5.3.2 FT-IR表征92-94
• 5.3.3 UV-vis表征94-95
• 5.3.4 SEM表征95
• 5.3.5 XRD分析95-96
• 5.3.6 催化劑在溶劑中的分散性實驗96-97
• 5.3.7 催化劑催化性能的考察97-101
• 5.4 本章小結(jié)101-102
• 第六章 離子液體功能化氧化石墨烯負(fù)載磷鎢酸及其催化醇的氧化反應(yīng)研究102-119
• 6.1 前言102-103
• 6.2 實驗部分103-107
• 6.2.1 實驗藥品103-104
• 6.2.2 實驗儀器104
• 6.2.3 催化劑的制備104-107
• 6.2.4 催化劑催化性能考察107
• 6.3 結(jié)果與分析107-118
• 6.3.1 FT-IR表征107-108
• 6.3.2 XRD表征108-109
• 6.3.3 XPS表征109-112
• 6.3.4 熱重分析TG-DTG112-113
• 6.3.5 ~（31）PMAS NMR表征113-114
• 6.3.6. 催化劑性能考察114-118
• 6.4 本章小結(jié)118-119
• 第七章 SnO_2/GO催化劑的制備及其催化酮的Baeyer-Villiger氧化反應(yīng)的性能考察119-137
• 7.1 前言119-120
• 7.2 實驗部分120-123
• 7.2.1 實驗藥品120-121
• 7.2.2 實驗儀器121
• 7.2.3 催化劑的制備121-122
• 7.2.4 酮的Baeyer-Villiger氧化反應(yīng)122-123
• 7.3 結(jié)果與討論123-134
• 7.3.1 熱重分析123-124
• 7.3.2 XRD表征結(jié)果分析124-125
• 7.3.3 XPS表征125-127
• 7.3.4 TEM和SEM表征127-128
• 7.3.5 催化劑性能的考察128-134
• 7.4 可能的催化反應(yīng)機(jī)理134-135
• 7.5 本章小結(jié)135-137
• 第八章 結(jié)論與展望137-140
• 8.1 總結(jié)137-139
• 8.2 展望139-140
• 參考文獻(xiàn)140-154
• 攻讀博士學(xué)位期間已經(jīng)發(fā)表和待發(fā)表的學(xué)術(shù)論文情況154-156
• 致謝156-157

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