改性金属有机骨架催化环己烷氧化

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:china_huohou
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从能源及可持续发展角度,催化选择性氧化过程具有重要的工业应用前景。通过环己烷选择性氧化制备的环己醇和环己酮的混合物(KA油)是重要的化工中间体和石油化工原料。然而,工业上环己烷氧化工艺仍存在着转化率低、KA油选择性低、操作条件苛刻等问题。因此,仍需开发针对环己烷氧化过程的多相催化新体系。金属有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)是一类具有大比表面积、结构高度可控的多孔分子晶体材料,采用MOFs材料作为多相催化的载体,可以制备出活性金属组分高度分散的催化剂。本论文通过对MOFs材料进行改性,制备了系列改性钒基和铁基MOFs材料,并考察催化剂疏水改性和反应条件对环己烷催化反应性能的影响。主要研究内容如下:(1)合成了锆基UiO-66材料,通过氟官能团改性调控Zr-UiO-66的疏水性,通过氨基改性构建席夫碱螯合位点,固载VO(acac),得到系列Zr-UiO-66-1/4NH2-sal/VO(acac)、Zr-UiO-66-1/4NH2-1/4F-sal/VO(acac)、Zr-UiO-66-1/4NH2-3/4F-sal/VO(acac)钒基催化剂。合成了铈基UiO-66材料,以Fe3O4为模板剂,一锅法制备了Fe3O4@Ce-UiO-66。运用粉末X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、低温N2物理吸附和电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)等分析技术对系列改性MOFs材料进行表征。(2)考察了改性钒基Zr-UiO-66以及铁基Ce-UiO-66 MOFs材料催化液相环己烷氧化反应活性。结果表明,疏水改性后的钒基催化剂催化环己烷氧化的转化率和选择性均明显提高,70 oC,叔丁基过氧化氢(TBHP)为氧化剂,乙腈为溶剂的条件下反应12 h,Zr-UiO-66-1/4NH2-1/4F-sal/VO(acac)催化环己烷氧化转化率为6%,KA油选择性为70.5%。Ce取代后的UiO-66骨架具有催化氧化活性,引入Fe3O4后,环己烷催化氧化转化率进一步提高,其中Fe3O4@Ce-UiO-66催化分子氧氧化环己烷,在90 oC,氧压0.5MPa,TBHP共氧化的条件下,5 h环己烷转化率为6.9%,KA油的选择性为92.1%。
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