Keggin型多酸基復(fù)合催化劑的設(shè)計合成與催化氧化性能.pdf

1、多金屬氧酸鹽(簡稱多酸，縮寫為POMs)是一類骨架結(jié)構(gòu)中富含Mo和W等過渡元素的金屬-氧簇化合物。多酸具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的光、電、磁、氧化還原和強(qiáng)酸性。強(qiáng)氧化性源于多酸陰離子中具有最高氧化態(tài)的配位原子W、Mo和V等，作為多電子受體，它們在氧化還原催化反應(yīng)中具有重要意義;強(qiáng)酸性來源于它們的Br(o)nsted酸，特別是在非極性有機(jī)溶劑體系中部分多酸強(qiáng)度大于濃硫酸.因此，多酸作為“綠色”固體酸催化劑取代傳統(tǒng)硫酸等液體酸用于催化有機(jī)合成反應(yīng)

2、是十分有前途的。多酸易溶于水而致使其不易分離與回收，固載化多酸以促進(jìn)其工業(yè)化應(yīng)用已成為多酸催化化學(xué)的當(dāng)務(wù)之急。通常使用的載體要具有易回收、比表面積大等優(yōu)點(diǎn)，例如氧化物、分子篩、活性炭和水滑石等。本論文主要選用了氧化鋅、二氧化硅、氧化石墨和石墨烯為載體與多酸復(fù)合形成負(fù)載型催化材料，并對各類新材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征和催化性能測試。
　　主要研究工作如下:
　　1.Keggin型POMs/ZnO復(fù)合物的合成、表征與催化性能研究。選取Z

3、nO、Keggin型POMs為基本物質(zhì)，利用浸漬方法制備了Keggin型POMs/ZnO系列催化劑，并對催化劑進(jìn)行了紅外(FT-IR)、X射線粉末衍射(XRD)和熱重(TG)等結(jié)構(gòu)表征和組成成分分析。結(jié)果表明，新材料中多酸的Keggin骨架結(jié)構(gòu)完整，多酸與ZnO間存在化學(xué)作用。設(shè)計模型燃油催化氧化脫硫?qū)嶒?，考察了新催化材料的催化性能。?shí)驗結(jié)果證明，Keggin型POMs/ZnO催化材料對模型燃油催化氧化實(shí)驗具有一定的脫硫效果，催化劑回收

4、循環(huán)使用五次，催化效果未見明顯衰減。
　　2.Keggin型POMs/GO-SiO2復(fù)合材料的合成、表征與催化性能研究。本章選取了GO、正硅酸乙酯、乙醇、氨水和Keggin型多酸為原料，設(shè)計制備了POMs/GO-SiO2新型催化材料，并對其進(jìn)行了FT-IR、XRD、TG和拉曼(Raman)等測試手段的結(jié)構(gòu)表征。結(jié)果表明，我們成功地合成了POMs/GO-SiO2復(fù)合催化材料。復(fù)合材料POMs/GO-SiO2為層狀結(jié)構(gòu)，POMs的主體

5、結(jié)構(gòu)完好，并且POMs已經(jīng)插入到GO-SiO2中。將POMs/GO-SiO2催化材料應(yīng)用于苯乙烯環(huán)氧化催化反應(yīng)，考察了催化苯乙烯環(huán)氧化反應(yīng)活性。實(shí)驗結(jié)果表明，POMs/GO-SiO2對苯乙烯環(huán)氧化反應(yīng)具有較高的催化活性和選擇性。催化劑回收循環(huán)使用五次，催化效果未見明顯衰減。本催化結(jié)果再次證明多酸與GO-SiO2之間存在較強(qiáng)的化學(xué)作用，多酸不易溶脫。
　　3.Keggin型POMs/GS催化材料的設(shè)計合成、表征與催化性能研究。本章我

6、們主要以石墨和Keggin型POMs為構(gòu)造基元，利用Hummers方法合成GO，繼續(xù)水合肼還原制備了POMs/GS復(fù)合物。采用FT-IR、XRD、TG、Raman、掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)等手段對新物質(zhì)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。結(jié)果表明，復(fù)合物中GS和Keggin型POMs的基本結(jié)構(gòu)完整，兩者間存在較強(qiáng)的化學(xué)鍵合。新型催化劑中POMs不易溶脫。并對制備的POMs/GS復(fù)合材料應(yīng)用于苯乙烯環(huán)氧化催化反應(yīng)，探究了POMs/GS對該反應(yīng)的