磁性核殼結(jié)構(gòu)催化劑的制備及在芳香醇綠色氧化中的應(yīng)用.pdf

1、芳香醛是一類非常重要的化工中間體，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、香料、液晶等領(lǐng)域。芳香醇選擇性氧化制備芳香醛是有機合成的關(guān)鍵步驟，傳統(tǒng)的氧化方法是通過添加Cr(Ⅵ)、Mn(Ⅶ)等金屬無機鹽作為氧化劑，雖然可以得到高收率的芳香醛，但是重金屬離子的引入對環(huán)境造成了很大的污染。隨著人們環(huán)保意識的逐漸增強，氧氣、空氣、過氧化氫等環(huán)境友好的氧化劑逐漸受到人們的青睞，此類氧化劑在氧化反應(yīng)過程中生成少量的水，具有環(huán)境友好的特性。
　　研究表明:負載型Ru、P

2、d、Au等貴金屬催化劑在芳香醇氧化制備芳香醛的過程中具有較好的活性，而且該類催化劑還具有良好的抗腐蝕性和抗氧化性能。對于貴金屬催化劑其高效分離與循環(huán)使用是必須考慮的問題，傳統(tǒng)的分離方法主要是通過過濾、離心等手段，但是該方法不僅過程繁瑣、費時而且極易造成活性組分的流失。因此如何使固體催化劑與液相反應(yīng)體系快速分離一直是工業(yè)上亟待解決的問題。磁分離是借助外磁場將物質(zhì)從體系中快速分離的方法。貴金屬活性組分負載在具有磁性的載體上，以芳香醇氧化反應(yīng)

3、為探針反應(yīng)研究其催化活性，并利用磁性納米粒子的磁響應(yīng)性，在外加磁場作用下使催化劑得到高效回收和重復(fù)利用。
　　本文以磁性核殼納米粒子為載體，金屬Pd、Ru為活性組分，制得兩種負載型磁性核殼催化劑。以XRD、FT-IR、XPS、SEM、TEM、ICP-AES等手段對催化劑進行表征，并研究了兩種催化劑在芳香醇上的催化氧化性能。研究內(nèi)容主要包括以下兩部分:
　　(1)采用溶劑熱法制備出尺寸均一的Fe3O4磁核，通過化學(xué)沉淀法在表面

4、包裹CeO2殼層，得到核殼結(jié)構(gòu)的磁性納米載體;通過添加NaBH4為還原劑，將金屬Pd負載于磁性載體表面，得到Pd/Fe3O4@mCeO2磁性核殼催化劑，考察Pd基催化劑在苯甲醇及其它芳香醇氧化反應(yīng)中的活性情況。結(jié)果顯示，Pd基催化劑在苯甲醇氧化反應(yīng)中具有較好的活性，在反應(yīng)溫度為373K，負載量為2.5％，反應(yīng)物苯甲醇的轉(zhuǎn)化率為80.5％，目標產(chǎn)物苯甲醛的選擇性為94.8％。催化劑在循環(huán)使用5次以后活性沒有明顯的降低現(xiàn)象，顯示出催化劑優(yōu)異

5、的循環(huán)使用性能。對含有不同取代基的芳香醇，其轉(zhuǎn)化率相比于苯甲醇有所降低，選擇性均保持在80％以上。此外，Pd基催化劑還可以催化氧化次級芳香醇、含有共軛結(jié)構(gòu)的芳香醇、直鏈醇以及一些環(huán)狀脂肪醇，其中直鏈醇和環(huán)狀脂肪醇的活性則相對較差。
　　(2)采用相同的磁性載體，以金屬Ru為活性組分，制備出不同負載量的Ru/Fe3O4@mCeO2磁性核殼催化劑。并考察了Ru基催化劑在芳香醇氧化反應(yīng)中的活性情況。結(jié)果顯示，在反應(yīng)溫度為353K，負載量