双模型介孔SiO2负载磷钨酸催化剂的制备,表征及催化性能

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wyingying
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
环境友好型催化剂的开发与研究是绿色化学研究的一个重要领域。杂多酸以其独特酸性,氧化还原性及催化性能可调控性在催化领域受到广泛重视;但由于杂多酸比表面积小且易溶于极性溶剂,限制了其在多相催化方面的应用。研究表明,将均相杂多酸催化剂固载化是实现其催化应用的有效方法之一。介孔分子筛具有高比表面积,高度有序的孔结构,均一的孔道分布以及可调控的孔径尺寸,被广泛应用于杂多酸的负载,然而现有的研究大多集中于采用单一孔道结构的介孔分子筛为载体,具有多级孔道结构的介孔分子筛未见报道。双模型介孔SiO2(BMMs)具有3nm左右的小孔与16nm左右的球形颗粒堆积孔,其孔道表面具有丰富的羟基,与单一孔道的介孔材料相比(如MCM-41和SBA-15),双孔结构有助于大分子在孔道内的扩散,从而提高杂多酸的分散性能。本文以BMMs为载体,使用浸渍法将磷钨杂多酸(HPW)负载于载体上,制备了一系列负载型杂多酸催化剂;采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)、热重分析(TG)、磷核磁共振波谱(31P MAS NMR)、氮气吸-脱附(BET)、氨程序升温脱附(NH3-TPD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线荧光(XRF)等技术表征其物化性质;并利用废油脂酯化降酸反应对其催化性能进行评价。主要结果如下:1.采用浸渍法将HPW负载于BMMs上,制备了一系列负载型杂多酸催化剂,并对其各项性能进行了表征,详细考察浸渍溶剂,负载量对催化剂结构,分散性和酸性影响。研究结果表明:在不同溶剂中以BMMs为载体负载磷钨杂多酸(HPW)的过程中,制备的负载型HPW/BMMs样品均保持了双模型介孔结构(一级孔和二级孔的孔径分别约为3nm和16nm),但随着HPW负载量的增大,样品的介孔有序度逐渐降低,比表面积和孔体积逐渐减小;低负载量时,样品表面出现新的HPW物种,随着HPW的负载量提高,该物种的产生受到抑制。水溶剂对HPW的Keggin结构影响较大,但晶型影响最小,分散性能最好;乙腈溶剂更有利于保持HPW的Keggin结构,但晶型影响最大,且分散效果较差;乙醇和丙酮溶剂的影响介于前二者之间。此外,水溶剂中制备的样品总酸密度最高;乙腈溶剂中制备的样品强酸酸密度增大且酸性增强,但弱酸酸密度大大减小;乙醇溶剂中的样品强弱酸酸密度和酸强度介于上述两种溶剂之间。改变焙烧温度可得到不同酸密度的样品,其中200℃焙烧,负载量40%,以水溶剂制备的样品(40HPW/BMMs-WA)酸密度达到0.001381mmol·m-2。2.利用酯化反应,考察了浸渍溶剂、催化剂焙烧温度、HPW负载量、醇油比、反应时间、催化剂用量等因素对催化活性的影响。实验结果表明:水溶剂中浸渍的催化剂,其活性高于乙腈和乙醇溶剂制备的催化剂活性,当焙烧温度为200℃时,40HPW/BMMs-WA催化剂的酸性最强,催化活性最高;醇油比为30:1,催化剂用量为5%(wt),100℃下反应12h为反应的最佳条件,其相应转化率达到72.8%。3.在上述最佳反应条件下,探索了催化剂重生与失活问题。结果表明:HPW/BMMs重复使用4次后,酯化反应转化率由72.8%下降到60.1%;对回收催化剂进行表征,Uv结果表明HPW的Keggin结构无明显变化,XRD表明HPW的晶相结构发生较大改变,这是由于吸附的极性有机分子造成的,但不是催化剂失活的主要原因;严重的表面积碳和HPW的流失(HPW含量由36%下降到20%)可能是活性下降的主要原因之一。4.作为比较,继续考察了单孔道的MCM-41,大孔道的SBA-15,无孔SiO2等不同结构的载体对催化剂负载和活性的影响。XRD,N2-吸脱附结果表明:以双模型介孔结构的BMMs为载体的催化剂表现出最佳性能:对HPW具有良好的分散性能,且有利于反应分子在介孔表面的吸附与扩散,在醇油比为20:1,催化剂用量为3%(wt),100℃下反应12h,其催化活性(58.4%)高于40HPW/MCM-41(42.5%),40HPW/SBA-15(54.85%),40HPW/SiO2(28.1%)。
其他文献
<正>永辉超市成立于2001年,十年创业,飞跃发展,是中国企业500强之一,是福建省和重庆市流通企业及农业产业化的双龙头企业,同时被商务部评为"全国重点流通企业"、"双百市场重
<正>一、高校英语教学现状(一)教学目标单一,课程设置单一由于专业英语本身的地位得不到重视,教师不够明确教学目标,也没有让学生充分认识到本课程的重要性,导致学生学习英语
目的:探讨钴铬合金和金合金烤瓷冠修复后,患牙各项牙周指数及龈沟液中牙周可疑致病菌检出率的变化,以评价两种合金作为烤瓷冠内冠材料对牙周组织的影响。方法:选择采用钴铬合金
面对纯电动车辆的新技术、新模式,无标准等情况,公交企业面临着一系列的新挑战。本文通过对深圳市东部公共交通有限公司(以下简称东部公交)纯电动公交客车推广应用的调研,梳
目的 为医院药品管理工作合理应用计算机软件总结经验.方法 根据曾经使用过的HIS系统和现在的工作需要,参考其他医院在软件应用中的经验,归纳整理各项计算机的软件功能在药品
校园文化广场正在成为校园师生生活的一部分,为我们的校园生活空间与生活素质的提高提供了更多的物质索引。校园文化广场是校园空间构成的重要部分,其建设也引来了各种各样的评
文章从智能电网通信技术的应用现状出发,以智能电网对电力通信技术的要求为探讨话题,以电力通信技术在智能电网中的应用为研究目标,最后对电力通信网络的应用与发展提出了相
对地下水与除盐水系统中的非离子状硅特别是胶体硅对阴树脂的不良影响做了简要描述,并初步探索了xx火电厂现有一级除盐设备系统出水异常,出现SiO2超标原因,简要说明水中的胶
本论文首先以三乙胺为氮源,采用低温水热法直接合成氮元素掺杂的TiO2光催化剂,且所制样品无需后续高温煅烧处理便具有较高的光催化活性。然后,用模板法制备出具有不同孔径的
半导体光催化技术,是新兴的多领域交叉学科,它具有应用广泛,良好的经济性和无二次污染等特点,因而在新能源利用、环境污染物降解等领域显示出巨大的应用价值。在众多的半导体