本文選題：多金屬氧酸鹽 + 水滑石��； 參考：《北京化工大學》2015年博士論文

【摘要】：隨著社會的發(fā)展、科技的進步,人類對化學生產過程的綠色化要求越來越高。因此通過開發(fā)新的工藝、合成新的產品,高效生產的同時兼顧節(jié)能、環(huán)保等因素,實現經濟與環(huán)境、社會和諧發(fā)展的目標的需求越來越強烈。由于單純的多金屬氧酸鹽結晶度高和晶體尺寸小的原因,在使用過程中一直存在著易團聚、可加工性差、難以回收利用等缺點,所以需要借助相應的載體,采用多種固載方法實現多酸分子在載體上的高度分散、均勻分散和穩(wěn)定分散,以提高相應的多酸基非均相催化材料的催化活性、選擇性和回收利用性。多酸基非均相催化材料的制備一方面可以節(jié)約價格較貴重的多金屬氧酸鹽的用量；另一方面可以提高非均相催化材料的機械強度和熱穩(wěn)定性有利于在實際生產中的應用。同時為了滿足保護環(huán)境資源與人類健康的需求,本文將得到的多酸基非均相催化材料應用于油品脫硫和染料廢水的降解研究中,探索與考察不同的實驗條件(溫度,氧化劑用量,催化劑用量等因素)對反應效果的影響,并進一步研究與討論反應機理。本論文圍繞著多金屬氧酸鹽在催化氧化領域的優(yōu)良性能,采用多種方法制備了多酸基非均相催化材料。1.改性介孔硅材料固載多酸催化材料的制備與深度脫硫研究：(1)通過氨基修飾介孔硅材料表面,并進一步借助其表面的靜電作用力對Na7H2LaW10O36·32H2O(LaW10)進行固載,制備得到了新型非均相催化劑SiO2/NH3+/LaW10。該催化材料經過了ICP-AES, FT-IR, BET, UV-vis, MAS-NMR和HR-TEM等多種手段的表征。研究表明LaW10納米粒子高度分散于介孔硅材料表面,并且該非均相催化劑(SiO2/NH3+/LaW10)顯示了很高的脫硫效率,在35mmin內即可實現深度脫硫,進一步研究表明,該催化材料還可以在溫和條件下實現對低含硫量模擬油(含硫濃度低至100ppm)以及擴大體積模擬油(體積擴大至1000 mL)的高效深度脫硫。同時該催化材料可以被回收重復利用至少十次而沒有任何催化效率的降低。(2)多酸簇Na7H2LaW10O36·32H2O(簡寫為LaW1o)被固載到了二氫咪唑基離子液體修飾過的介孔硅材料表面,形成一種新型非均相催化材料LaW10/IL-SiO2,并研究了該非均相催化材料的催化氧化脫硫過程。通過將離子液體直接修飾到載體表面,可以省去外加離子液體的步驟。與其它的萃取催化氧化脫硫體系相比,LaW10/IL-SiO2具有如下的優(yōu)點：1、此非均相催化材料可以在25分鐘、30分鐘和25分鐘內實現對DBT, BT和4,6-DMDBT的高效深度脫硫。2、DBT的深度脫硫過程遵循零級反應動力學機理。3、催化劑在重復利用過程中不需要額外添加離子液體。4、該非均相催化材料可以通過離心的方法簡單回收,回收十次后催化效果沒有降低。2.Tris修飾的多酸插層水滑石及其應用研究：(1) 首次報道利用具有三支撐結構的三(羥基甲基)氨基甲烷(Tris)對水滑石的層板進行修飾,制備到得的新型Tris-LDH-CO3可以在空氣條件下(無需除去C02和N2保護)借助離子交換的方法將[PW12O40]3陰離子插層進入層板內,得到了新型的多酸插層水滑石Tris-LDH-PW12,克服了多酸插層水滑石極大受限于多酸分子的幾何構型,電荷數和多酸尺寸的難題。理論計算顯示經過Tris修飾后水滑石層板的晶格能降低且柔性增強,表明Tris修飾后的水滑石層板有利于多酸陰離子的插層成功。進一步將Tris-LDH-PW12應用于硫化物的氧化反應中在溫和條件下即可實現很高的催化效率以及很好的催化選擇性。Tris-LDH-PW12可以被便捷的分離回收重復與利用10次而沒有明顯的活性降低,為制備多酸插層水滑石先進功能材料打開了一條全新的路徑。(2)為了利用二維層狀材料插層技術開發(fā)制備具有特定功能的復合材料,本文借助一種新型的、便捷的“一鍋”離子交換法將不同結構的經典多酸Na3[PW12040]·15H2O (Na3PW12),K6[P2W18O62]·14H2O (K6P2W18)和Na9LaW10O36·32H2O (Na9LaW10)在空氣氛圍下(無需除去CO2和N2保護)分別插層到Tris修飾層板的水滑石層間得到了系列新型插層納米復合材料Tris-LDH-PW12, Tris-LDH-P2W18和Tris-LDH-LaW10。將得到的Tris-LDH-POMs應用于染料((亞甲基藍(MB),羅丹明B(RB),結晶紫(CV))降解的工作當中,結果表明Tris-LDH-PW12的降解效果要明顯好于Tris-LDH-P2W18和Tris-LDH-LaW10。當Tris-LDH-PW12應用于混合染料的降解中時,降解速率遵循CVMBRB的順序,這個順序也許直接與Tris-LDH-PW12層間的空間有關。Tris-LDH-PW12可以被重復利用在染料降解中至少十個循環(huán)而沒有活性降低,同時結構保持完整且化學性質穩(wěn)定。
[Abstract]:With the development of society and the progress of science and technology , the green requirement of human to the process of chemical production is more and more high .
A novel heterogeneous catalytic material LaW10 / IL - SiO2 was prepared by means of ICP - AES , FT - IR , BET , UV - vis , MAS - NMR and HR - TEM . Tris - LDH - PW12 , Tris - LDH - P2W18 and Tris - LDH - LaW10 ( Tris - LDH - PW12 ) , Tris - LDH - PW12 , Tris - LDH - P2W18 and Tris - LDH - LaW10 were prepared by using a novel and convenient " one - pot " ion exchange method . The results showed that the degradation rate of Tris - LDH - PW12 was better than that of Tris - LDH - P2W18 and Tris - LDH - LaW10 . When Tris - LDH - PW12 was applied to the degradation of mixed dyes , the degradation rate could be directly related to the space between Tris - LDH - PW12 . Tris - LDH - PW12 could be reused in dye degradation for at least ten cycles without activity reduction , while the structure remained intact and chemically stable .

【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O643.36
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本文編號：1862714