论文部分内容阅读
选择性氧化醇生成的醛类和酮类广泛的应用于染料、香精及农药化工产品制备中。传统的制备方法对环境污染严重,产率低能耗高。本文以苯甲醛的制备为实例,利用钯纳米粒子对醇类氧化反应的选择催化性高的特点,制备催化活性高稳定性强的钯基催化剂,与以往的钯基催化剂的制备不同之处在于(1)制备过程无需加入任何络合剂,设备简单易于操作。(2)利用载体与钯纳米粒子之间的相互作用,制备的钯基催化剂性能更稳定,活性更高,可重复利用性更强。采用直接氧化苯甲醇,以氧气作为氧化剂,无需添加任何溶剂,在温和条件(低温、常压)下制备苯甲醛。反应产物易分离纯度高,更没有余氯产生。实验一制备了 ZrSBA-15分子筛,引入的锆金属元素具有较高的电荷密度,不仅可以提高分子筛的水热稳定性,还可以增加分子筛骨架上晶格缺陷的数量,增加分子筛的酸性位,从而提高其催化活性。ZrSBA-15的正六边体短孔片状结构,它的短孔道结构不仅能够使钯纳米粒子更容易扩散到孔道内部,而且能够提高传质速率从而提高反应效率。我们试着使用NaBH4作为还原剂,将钯离子还原成钯纳米粒子,又利用ZrSBA-15表面的酸性位和它的特殊结构,增强了钯纳米粒子和载体之间的相互作用力,制备了均匀分散的Pd/ZrSBA-15催化材料,催化活性高,重复利用性能好,转化率可高达95%,选择性>99%。在实验一的研究基础上,实验二是将ZrSBA-15进行氮碳层的修饰,先将五乙烯六胺(PEHA)分子引入到ZrSBA-]5的骨架结构中,然后经过高温煅烧碳化PEHA形成含氮的碳层。氮碳层的形成取决于煅烧的温度,但是温度过高会破坏载体的框架结构。又基于ZrSBA-15表面的酸性位与形成的氮碳层之间的相互协同作用能够使钯纳米粒子在载体表面分布的更均匀更牢固,并且碳氮层也能提供更多的固定点给钯纳米粒子,使载体和钯纳米粒子之间的作用力更强,阻碍钯纳米粒子团聚失活,从而增强催化剂的重复利用性能,得到了更加稳定催化活性高选择性好的Pd-NC-ZS。经过苯甲醇的氧化试验证明催化剂在重复利用十次后转化率依然很高。通过FT-IR、XRD、SEM、TEM、XPS等分析技术对所合成的催化材料Pd/ZrSBA-15和Pd-NC-ZS催化剂进行表征。通过表征结果我们看到钯纳米粒子均匀的分散在ZrSBA-15和NC-ZS的表面和孔道中。