磷鎢系列介孔催化劑的一步法合成及催化性能研究.pdf

1、為了制備高活性、高選擇性、高穩(wěn)定性的適合于大分子反應(yīng)的催化劑，本文采用一步合成法成功合成出含有Keggin結(jié)構(gòu)和SBA-15介孔分子篩結(jié)構(gòu)的磷鎢銫介孔催化劑SSCS和磷鎢介孔催化劑SS，并通過物理和化學(xué)表征方法對SSCS和SS催化劑進(jìn)行了表征。還將SS催化劑成功應(yīng)用于含水體系大分子烷基化反應(yīng)、酯化反應(yīng)和直餾柴油的催化氧化吸附脫硫反應(yīng)，研究了SS催化劑的催化性能；同時(shí)研究了催化氧化吸附脫硫反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理和反應(yīng)動力學(xué)。 XRD(X-

2、rayDiffraction)，F(xiàn)TIR(Fouriertransforminfraredspectroscopy)，BET(Brunauer-emmett-teller)，AAS(Atomicabsorptionspectrometry)，XRF(X-rayfluorescencespectroscopy)，NH3-TPD(Temperaturprogrammiertepyridin-desorption)，TEM(Transmiss

3、ionelectronmicroscopy)和TGA-DTA(Thermogravimetricanalysis-differencethermalanalysis)分析結(jié)果表明，SSCS和SS催化劑同時(shí)具有介孔分子篩SBA-15的晶體結(jié)構(gòu)、孔結(jié)構(gòu)和磷鎢酸銫或磷鎢酸的Keggin結(jié)構(gòu)；與負(fù)載型磷鎢銫介孔催化劑TSCS(Thricestepssynthesizedcesiumsubstitutedphosphotungticacidmes

4、oporouscatalyst)和負(fù)載型磷鎢介孔催化劑DS(Doublestepssynthesizedmesoporouscatalyst)相比，SSCS和SS催化劑的長程有序性更好，活性組分與載體間的化學(xué)作用力更強(qiáng)，水熱穩(wěn)定性更好，SS催化劑中的活性組分分散更均勻，適宜的銫取代值為2.5，最佳的磷鎢酸HPWA加入量為0.88mol％；SS催化劑的結(jié)構(gòu)和水熱穩(wěn)定性均優(yōu)于SSCS催化劑，SS催化劑的熱穩(wěn)定性可高達(dá)560℃。 以上

5、結(jié)果表明一步法是一種較好的催化劑合成方法，SS是一種較好的催化劑。一步法不僅簡化了催化劑的合成過程，降低了人力和物力消耗及能耗，顯著降低了成本，還節(jié)省了時(shí)間，SSCS和SS的合成時(shí)間分別減少了26h和23h，是一種既有效又經(jīng)濟(jì)的合成方法。 SS催化劑在2，4-二叔丁基苯酚的合成中具有很高的催化活性、選擇性和穩(wěn)定性，苯酚的轉(zhuǎn)化率高達(dá)99.63％，特別是目標(biāo)產(chǎn)物2，4-二叔丁基苯酚的選擇性高達(dá)77.01％，分別比微孔分子篩催化劑高出

6、8.5％和53.64％，而且試驗(yàn)80h時(shí)間內(nèi)SS催化劑的活性和穩(wěn)定性幾乎不變。將SS催化劑應(yīng)用于十一烯酸異丙酯的合成，十一烯酸的轉(zhuǎn)化率為高達(dá)54.51％，比微孔分子篩催化劑高出34.57％，而且催化劑具有較高的穩(wěn)定性能。將SS催化劑應(yīng)用于直餾柴油的催化氧化吸附脫硫反應(yīng)，能有效脫除沸點(diǎn)小于350℃的各類含硫化合物，脫硫率可達(dá)80％，而且SS催化劑的飽和吸附量高達(dá)140mg·g-1，比傳統(tǒng)的吸附劑高出幾十倍甚至上百倍。SS的成功應(yīng)用為大分子

7、催化反應(yīng)及汽柴油脫硫開辟了高效且環(huán)境友好的新途徑。 以二苯并噻吩(DBT)為模型化合物，SS為催化劑，叔丁基過氧化氫為氧化劑，研究了SS催化劑催化氧化吸附脫硫反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理和反應(yīng)動力學(xué)。 提出并驗(yàn)證了脫硫反應(yīng)機(jī)理，認(rèn)為SS催化劑同時(shí)具有催化氧化和吸附功能，在氧化劑的作用下生成過氧化的SS催化劑，然后過氧化的SS催化劑將DBT氧化成極性較高的亞砜或砜，SS恢復(fù)到初始狀態(tài)，完成催化循環(huán)，極性較高的亞砜或砜分子容易吸附于SS催