鈦酸鹽納米纖維的形貌控制及其固體堿催化性能研究.pdf

1、高長(zhǎng)徑比的鈦酸鹽納米纖維(TiNFs)因具有高比表面積,可作為催化劑載體。尤其是無內(nèi)孔的鈦酸鹽納米纖維結(jié)構(gòu),在熱穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度和傳質(zhì)速率方面比鈦酸鹽納米管更具優(yōu)勢(shì)。本文探索其作為載體應(yīng)用于固體堿催化反應(yīng)。
　　首先控制合成了無內(nèi)孔的鈦酸鹽納米纖維載體,考察了鈦前驅(qū)體、堿液種類和水熱合成溫度對(duì)形成的鈦酸鹽納米纖維形貌和孔徑分布的影響。TEM、SEM、BET&BJH表明得到的TiNF的直徑為70-100nm,長(zhǎng)度為幾十微米到幾百微米

2、,長(zhǎng)徑比高達(dá)1000,比表面積為311 m2/g,孔體積為0.597ml/g。XRD表明TiNF的結(jié)構(gòu)為K2Ti8O17。
　　實(shí)驗(yàn)表明,由無定型凝膠鈦前驅(qū)體得到的TiNF的直徑較寬、長(zhǎng)度較短,長(zhǎng)徑比為500,比表面積無差別。堿液種類對(duì)不同的鈦前驅(qū)體的影響不同:對(duì)于P25前驅(qū)體,堿液種類影響TiNF的孔結(jié)構(gòu);對(duì)于無定型凝膠前驅(qū)體,堿液種類影響TiNF的形貌和尺寸。預(yù)處理后再低溫水熱反應(yīng),得到的TiNF的孔結(jié)構(gòu)不變,長(zhǎng)徑比增大。TG

3、A結(jié)果顯示,合成的鈦酸鹽納米纖維結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,高溫下沒有發(fā)生分解反應(yīng)。400℃焙燒后,鈦酸鹽納米纖維仍保持一維形貌結(jié)構(gòu)、無燒結(jié)、無坍塌出現(xiàn),長(zhǎng)度沒有變化。
　　然后,以TiNFs為載體,分別采用摻雜法和浸漬法負(fù)載KF,用于催化環(huán)氧丙烷(PO)甲醇化制備丙二醇甲醚(PM)反應(yīng)。摻雜法制備的固體堿催化劑,環(huán)氧丙烷的轉(zhuǎn)化率達(dá)99.17％,丙二醇單甲伯醚(PPM)的選擇性達(dá)93.38%。浸漬法制備的固體堿催化劑,相對(duì)于空白載體表現(xiàn)出了很高的P

4、O轉(zhuǎn)化率和PPM選擇性,分別為97.85%和92.91%。同時(shí)發(fā)現(xiàn)洗滌次數(shù)對(duì)催化劑的催化效果影響顯著。二氧化碳程序升溫脫附(CO2-TPD)結(jié)果顯示摻雜了活性組分的KF/TiNFs催化劑具有中強(qiáng)堿的性質(zhì),并且負(fù)載活性組分后的KF/TiNFs催化劑的總共堿含量是空白載體TiNFs的兩倍多,而前者獨(dú)有的中強(qiáng)堿是主要的催化活性中心。催化劑的穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)表明化劑重復(fù)使用前3次,環(huán)氧丙烷的轉(zhuǎn)化率降低較慢,5次之后降至27.94%,選擇性降低到89.