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环己烷氧化制备环己酮和环己醇(KA油)是工业合成尼龙-66、尼龙-6及其他精细化工的重要环节。目前,传统环己烷热催化氧化制备KA油的工艺已经相对成熟,但存在KA油选择性低、能耗高以及环境污染严重等问题。光催化环己烷氧化是一种低能耗、无污染的KA油合成路线,深受广大研究者关注。可见光催化环己烷氧化具有光能利用率高、环保及副产物少等优点,因此,研制具有可见光响应的环己烷氧化催化剂是光催化领域的研究热点。本文以金属有机骨架材料MIL-101(Cr)为原料,采用碳化和焙烧两步方法制备碳氮双掺杂氧化铬可见光催化剂C/N/Cr2O3;另外,采用直接焙烧方法制备出碳掺杂氧化铬催化剂C/Cr2O3,通过浸渍法将Fe(Ⅲ)离子簇接枝在其表面,得到Fe(Ⅲ)/C/Cr2O3可见光催化剂。通过XRD、BET、IR、PL、SPV、XPS、UV-vis、SEM及TEM等表征对C/N/Cr2O3及Fe(Ⅲ)/C/Cr2O3新型铬系催化剂进行结构与性能分析,考察了碳化温度、催化反应时间、催化剂浓度等催化剂制备和反应条件对可见光催化环己烷氧化性能的影响。研究表明,MIL-101(Cr)在碳化过程中发生氮掺杂,经焙烧后得到碳氮共掺杂氧化铬催化剂C/N/Cr2O3,其形貌规整且具有可见光催化活性。在所考察的碳化温度范围内,C/N/Cr2O3碳化温度越高,催化剂中C、N总掺杂量越高,受光激发后表面光生电子-空穴对的分离效果越好,其表面光电压强度也越高,进而光催化性能越高,其中C/N/Cr2O3-1000光催化环己烷氧化活性最高,其环己醇和环己酮的产量分别为1.43μmol与3.26μmol。C/N/Cr2O3催化剂浓度为5 g/L时,环己烷氧化效率最高,但其光催化反应过程中存在光腐蚀,其重复利用率较低。Fe(Ⅲ)/C/Cr2O3催化剂的形貌及结晶相与其改性前的C/Cr2O3催化剂保持一致,且催化剂中的Fe元素为+价的Fe2O3或FeOOH铁氧化物。Fe(Ⅲ)/C/Cr2O3催化剂光催化性能比C/Cr2O3优越,且当表面接铁量为0.3%时催化剂的可见光催化环己烷氧化性能最强;在光催化环己烷氧化体系中加入二氯甲烷溶剂,环己烷转化率得到提高且只有环己酮生成,其环己酮生成量为4.3μmol。Fe(Ⅲ)/C/Cr2O3表面的Fe(Ⅲ)离子簇能够捕获光生电子而提高光生电子-空穴的分离,进而使催化剂的光催化性能得到进一步提高。