论文部分内容阅读
对氯苯甲醛是精细化工领域重要的中间体,广泛应用于染料、农药、医药等的生产。目前,工业上生产对氯苯甲醛的方法主要为对氯甲苯的氯化水解法,但该方法生产工艺繁琐、设备腐蚀严重以及带来了严重的环境问题,已不适应当前绿色化工发展的要求。近年来,以氧气为氧化剂实现甲基芳烃侧链氧化制备芳香醛的研究受到了广泛关注,同时开发高效且易于分离的催化剂更是具有十分重要的理论意义和工业实用价值。本论文旨在研发用于对氯甲苯氧化制备对氯苯甲醛的高效多相催化剂,并试图揭示其可能的催化反应机理。本文首先筛选出一种广泛应用于氧化还原反应的氧化锰八面体分子筛(OMS-2)催化剂,并系统考察了各种反应条件(催化剂用量、初始水含量、反应温度、反应时间)对其催化活性的影响。结果表明,该催化剂在对氯甲苯的选择性氧化中表现出了较好的催化活性,在优化的反应条件下(催化剂0.05g、水2g、100℃、10h)得到对氯苯甲醛的选择性和产率分别为68.7%和59.1%,并且催化剂具有较好的重复使用性能,循环四次使用后,产物产率基本没有变化。利用XRD、BET、SEM、O2-TPD和H2-TPR等技术手段对催化剂进行了表征,并关联了催化剂的活性与催化剂结构之间的关系。研究结果初步表明,该催化剂具有较高的催化活性与其晶格氧的含量和活泼性有关。为了获得活性更高的催化剂,采用过渡金属元素对催化剂OMS-2进行了掺杂改性。当以Zr进行掺杂改性合成的Zr-OMS-2为催化剂时,在同样的优化条件下该催化剂表现出了更加优异的催化性能；其中,当Zr的掺杂量为6wt%时,对氯甲苯的转化率和对氯苯甲醛的选择性分别达到了92.5%和86.0%。通过多种表征手段对催化剂的结构和表面性质进行了探究,并试图揭示其催化性能和表面性质及结构的关系。研究结果初步显示,Zr很好地分散到了OMS-2分子筛的骨架中,Zr-OMS-2具有更高的比表面积和合适的表面酸性是该催化剂具有更优催化活性的主要原因。