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苯甲醛是工业上常用的芳香醛,广泛应用于医药与精细化工等领域。相比氯化苄水解法制备苯甲醛的传统工艺,苯甲醇氧化法具有环境友好、工艺简单的优点,能够合成具有大量市场需求的无氯苯甲醛。苯甲醇氧化工艺的效率直接由催化剂的性能所决定,因此得到性能优异的催化剂是苯甲醇氧化工艺的研究重点。相对于其它催化剂,高活性的Au催化剂在苯甲醇氧化反应中应用较为广泛。Au催化剂性能往往受活性金属中心的尺寸、形态以及分散度等的影响,而在催化剂的制备和设计中,载体材料与制备方法决定了催化剂活性中心的形态与分布。因此通过控制催化剂的制备方法,调控催化剂的活性中心是苯甲醇氧化工艺的关键。同时,选择SiO2-TiO2复合材料作为载体,可以综合SiO2与TiO2材料的特点来研究负载型Au催化剂的活性中心的分布对苯甲醇氧化反应的催化作用。
本论文合成了只含纯金红石TiO2物种的SiO2-TiO2(R)复合材料和只含纯锐钛矿TiO2物种的SiO2-TiO2(A)复合材料,此类复合材料具有典型的介孔结构和高比表面的优点。以SiO2-TiO2复合材料为载体,通过光沉积法、沉积沉淀法、嫁接法分别制备了AuP/SiO2-TiO2、AuDP/SiO2-TiO2、AuG/SiO2-TiO2催化剂。结合表征技术,研究了SiO2-TiO2复合材料与Au/SiO2-TiO2催化剂的物理化学性质,考察了Au/SiO2-TiO2催化剂的结构和组成对催化苯甲醇氧化反应性能的影响,得出如下主要结论:
不同方法制备得到的Au/SiO2-TiO2催化剂的Au活性物种与载体材料接触的位点分布不同。光沉积法制备的AuP/SiO2-TiO2催化剂的Au粒子主要分布在TiO2上;沉积沉淀法制备的AuDP/SiO2-TiO2催化剂的Au粒子同时分散在TiO2与SiO2上;嫁接法制备的AuG/SiO2-TiO2催化剂的Au粒子主要分布在SiO2上。
随着SiO2-TiO2材料中TiO2物种晶相的不同,Au/SiO2-TiO2催化剂的Au粒子的粒径尺寸、分散程度不同。光沉积法与沉积沉淀法得到的Au/SiO2-TiO2(A)催化剂所含的Au粒子的尺寸普遍小于Au/SiO2-TiO2(R)催化剂所含的Au粒子尺寸,且分散性更好。
Au/SiO2-TiO2催化剂在以双氧水为氧化剂,乙腈为溶剂的苯甲醇选择氧化反应中得到了接近100%的苯甲醛选择性,其中AuDP/SiO2-TiO2(A)催化剂具有最高的苯甲醇转化率。催化剂中所含TiO2物种的晶相、催化剂制备方法和Au粒子的尺寸等因素对其苯甲醇氧化的催化活性有明显的影响。
本论文合成了只含纯金红石TiO2物种的SiO2-TiO2(R)复合材料和只含纯锐钛矿TiO2物种的SiO2-TiO2(A)复合材料,此类复合材料具有典型的介孔结构和高比表面的优点。以SiO2-TiO2复合材料为载体,通过光沉积法、沉积沉淀法、嫁接法分别制备了AuP/SiO2-TiO2、AuDP/SiO2-TiO2、AuG/SiO2-TiO2催化剂。结合表征技术,研究了SiO2-TiO2复合材料与Au/SiO2-TiO2催化剂的物理化学性质,考察了Au/SiO2-TiO2催化剂的结构和组成对催化苯甲醇氧化反应性能的影响,得出如下主要结论:
不同方法制备得到的Au/SiO2-TiO2催化剂的Au活性物种与载体材料接触的位点分布不同。光沉积法制备的AuP/SiO2-TiO2催化剂的Au粒子主要分布在TiO2上;沉积沉淀法制备的AuDP/SiO2-TiO2催化剂的Au粒子同时分散在TiO2与SiO2上;嫁接法制备的AuG/SiO2-TiO2催化剂的Au粒子主要分布在SiO2上。
随着SiO2-TiO2材料中TiO2物种晶相的不同,Au/SiO2-TiO2催化剂的Au粒子的粒径尺寸、分散程度不同。光沉积法与沉积沉淀法得到的Au/SiO2-TiO2(A)催化剂所含的Au粒子的尺寸普遍小于Au/SiO2-TiO2(R)催化剂所含的Au粒子尺寸,且分散性更好。
Au/SiO2-TiO2催化剂在以双氧水为氧化剂,乙腈为溶剂的苯甲醇选择氧化反应中得到了接近100%的苯甲醛选择性,其中AuDP/SiO2-TiO2(A)催化剂具有最高的苯甲醇转化率。催化剂中所含TiO2物种的晶相、催化剂制备方法和Au粒子的尺寸等因素对其苯甲醇氧化的催化活性有明显的影响。