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苯是重要的化工原料,将其高效清洁转化为重要化学品是绿色化学和催化化学研究的热点课题之一。本论文在苯选择性加氢合成环己烯和选择性氧化制备苯酚方面开展了深入系统的研究。主要研究内容和结果如下:
1.以天然膨润土为载体,利用水热-浸渍法制备了Ru/膨润土催化剂,用不同手段对其进行了系统表征。研究了该催化剂对苯选择性加氢合成环己烯反应的催化性能,考察了反应温度、氢气压力、催化剂用量以及不同添加剂对反应活性和选择性的影响。结果表明,该催化剂对苯加氢反应具有较高的催化活性。在反应体系中加入添加剂ZnSO4或NaOH都可以明显提高环己烯的选择性。
2.在Ru/膨润土催化剂研究的基础上,引入第二金属Cd制备了新型的Ru-Cd/膨润土催化剂,用不同手段对其进行了表征,考察了Ru/Cd比、反应温度及氢气压力对苯加氢活性及选择性的影响。结果表明,在不需要任何外加添加剂的情况下,该催化剂表现出对苯加氢制备环己烯的高活性和选择性。Ru-Cd/膨润土催化剂中的Ru、Cd、膨润土之间的协同作用是催化剂高效的主要原因。此外,发展了Cd/膨润土负载型添加剂,这种新型添加剂可以明显提高Ru/膨润土或Ru/SBA-15催化苯加氢合成环己烯的选择性。
3.采用蔗糖作为碳源、NH4VO3为金属前躯体,在简单的水热条件下,一步制备了新型的VxOy@C催化剂。考察了水热温度、NH4VO3用量及不同钒的前驱体对催化剂制备的影响。通过对催化剂的系统表征,研究了其形成机理。将制备的VxOy@C催化剂用于氧气氧化苯制备苯酚的反应,详细考察了反应温度、氧气压力、抗坏血酸用量和反应溶剂等条件对反应的影响,考察了催化剂的稳定性。结果表明,VxOy@C催化剂对催化苯氧化合成苯酚具有较好的催化活性和选择性,并可以重复使用。