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ε-己内酯是一种优良的有机合成中间体,在医学、环境、化工等领域均有应用。工业生产中常用过氧酸来氧化环己酮制备ε-己内酯,但由于成本高、收率低和原料储存危险等原因需要被替代。H2O2、O2/醛类是目前较为合适的氧化剂,且研发高效的催化剂来提高反应效率已成为重要方向。本文分别以双氧水氧化和氧气/醛共氧化环己酮制ε-己内酯作为性能评价实验,重点探究对体系具有高效催化作用的双金属氧化物催化剂。研究和分析了催化剂的制备、表征、催化性能以及反应条件对环己酮Baeyer-Villiger(B-V)氧化反应的影响,结合论述内容得出以下主要结论:首先,以Mg(Ⅱ)和Sn(Ⅳ)为活性中心,制备不同镁和锡摩尔比例的双金属氧化物催化剂,实验筛选得到较优投料摩尔比为2:1。分别采用共沉淀法和水热法制备不同模板剂修饰的催化剂Mg0.67Sn0.33-N-T和Mg0.67Sn0.33-N/Na-T(H)。催化剂通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附-脱附等手段进行表征,结果显示模板剂的加入对催化剂形貌、晶相、比表面积等结构性能均有影响,能够提高催化剂稳定性。其中Mg0.67Sn0.33-N-CTAC在双氧水氧化环己酮反应中显示最优催化性能和较少回收损失。优化之后的反应条件为:催化剂0.28g,环己酮 12mmol,H2O2(30wt%)96mmol,乙腈 10 mL,75℃,6h,环己酮转化率达89.92%,ε-己内酯选择性为91.20%。其次,通过O2/苯甲醛共氧化环己酮反应,从多种单金属、双金属氧化物以及分子筛负载型催化剂中选出Ce和Fe为适宜的催化中心;以铈铁摩尔比为3:1为定值,探究共沉淀法、溶胶凝胶法、氢气还原法、直接混烧法制备的催化剂催化性能;选择采用共沉淀法,改变铈铁投料摩尔比制得一系列催化剂Ce/Fe(a:b)-600,通过环己酮氧化实验得出较适比例为2:1;在此基础上制不同焙烧温度催化剂Ce/Fe(2:1)-T,结合XRD、N2吸附-脱附、X射线光电子能谱(XPS)等手段的表征结果可知CeO2和Fe2O3之间存在协同作用。Ce/Fe(2:1)-500具有相对最高的表面氧浓度,有利于苯甲醛和环己酮的活化,在氧气/苯甲醛共氧化环己酮反应中展现最优催化效果。筛选得出较适反应条件为:催化剂50mg,环己酮12mmol,苯甲醛 24mmol,O2 10mL/min,1,2-二氯乙烷(DCE)20mL,反应温度 45℃,时间4h,环己酮转化率99.20%,ε-己内酯选择性99.93%,苯甲醛转化率97.22%,苯甲酸选择性99.32%,催化剂循环使用4次没有明显活性下降。接着,将上述催化剂Ce/F e(a:b)-600和催化剂Ce/Fe(1:1)-T用于催化O2/异丁醛共氧化环己酮制ε-己内酯反应,筛选得到Ce/Fe(1:1)-500为最适催化剂。对催化剂用量、反应温度、时间、醛酮比等条件进行探究,得到适宜的反应条件为:催化剂 50mg,环己酮 12mmol,异丁醛18mmol,O2 15mL/min,DCE 15mL,反应温度45℃,时间1.5h,环己酮转化率35.60%,ε-己内酯选择性99.91%,异丁醛转化率99.94%,异丁酸选择性91.90%,催化剂循环使用5次仍保持较高活性。最后,对氧气/异丁醛氧化环己酮年产1000吨ε-己内酯工艺进行放大方案设计,可为以后实际生产设计提供一定参考。