g-C3N4基光催化劑選擇氧化5-羥甲基糠醛(5-HMF)制2,5-呋喃二甲醛(DFF)的研究.pdf

1、環(huán)境污染和化石能源短缺是全球面臨的兩個(gè)嚴(yán)峻問(wèn)題，因此，當(dāng)務(wù)之急是尋找一種可再生資源來(lái)替代化石能源。目前，豐富廉價(jià)的生物質(zhì)資源被視為是一種可替代化石能源的理想可再生資源。5-羥甲基糠醛(5-HMF)是最具潛力的生物質(zhì)平臺(tái)化合物之一，可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為各種高品質(zhì)燃料及高附加值化合物（如DFF等）。由5-HMF制備DFF早期主要是通過(guò)傳統(tǒng)的計(jì)量氧化法，但是這些過(guò)程中需要大量的化學(xué)計(jì)量氧化劑且生成大量的廢棄物，不利于環(huán)境保護(hù)且經(jīng)濟(jì)效益較低。因此，近

2、年來(lái)采用分子氧氧化5-HMF制備DFF的方法越來(lái)越受到研究工作者的關(guān)注。盡管這些反應(yīng)通常有較高的DFF產(chǎn)率，然而依然存在著價(jià)格昂貴、有毒、難以分離等問(wèn)題，因此尋找一種反應(yīng)條件溫和的綠色催化過(guò)程及價(jià)格低廉的催化劑來(lái)進(jìn)行反應(yīng)成為人們研究的焦點(diǎn)。光催化技術(shù)以其綠色環(huán)保、光穩(wěn)定性、成本低等優(yōu)點(diǎn)被應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，因此，從經(jīng)濟(jì)和環(huán)境保護(hù)兩方面考慮，以光催化的方法用分子氧為氧化劑從5-HMF合成DFF是一個(gè)較為理想的反應(yīng)過(guò)程，這對(duì)于解決環(huán)境污染和能源

3、短缺都具有重大的意義。因此，本文圍繞著廉價(jià)的g-C3N4光催化劑可見(jiàn)光催化選擇氧化5-HMF制DFF的研究方面做了以下工作。
　　1.通過(guò)簡(jiǎn)單的焙燒法制備了可見(jiàn)光響應(yīng)的g-C3N4光催化劑，并用TEM、FT-IR、XRD、XPS、N2吸附、PL及UV-vis等方法對(duì)催化劑進(jìn)行表征，研究催化劑的結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)。考察了入射光波長(zhǎng)、催化劑用量、反應(yīng)時(shí)間及反應(yīng)溶劑等因素對(duì)光催化氧化5-HMF制備DFF反應(yīng)性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用50

4、mg g-C3N4，在3ml三氟甲苯和2ml乙腈的混合溶劑中，可見(jiàn)光下反應(yīng)6h，DFF的產(chǎn)率最高可達(dá)26.7％，其選擇性為85.6％。且在5次循環(huán)后g-C3N4仍可保持較高的催化活性。此外，還通過(guò)活性物種捕獲實(shí)驗(yàn)及氧化劑用量考察，探討了該反應(yīng)機(jī)理。
　　2.通過(guò)簡(jiǎn)單的沉淀法制備了一系列不同V含量的VO@g-C3N4復(fù)合型光催化劑，并對(duì)各樣品的光學(xué)性質(zhì)及結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。FT-IR及XPS分析表明，VO的引入并沒(méi)有使g-C3N4的結(jié)構(gòu)發(fā)