Keggin结构多金属氧酸盐是一种优良的催化剂,由于其兼具酸性和氧化还原性,故而常被用作双功能型催化剂。在许多有机反应中,多金属氧酸盐显示出比传统催化剂更好的选择性和活性。同时,Keggin型多金属氧酸盐合成简单,具有较好热稳定性,对设备有较低的腐蚀性,反应过程条件温和。因此,近年来在催化化学领域受到广泛关注。苯甲醛作为一种非常重要的化工原料和中间体,具有广泛的应用,苯甲醛传统的合成方法有多种缺点,如甲苯氯化水解法中含有毒氯元素,且工艺流程长,设备腐蚀严重;贵重金属作催化剂导致催化剂成本较高;锰、铬等化合物氧化苯甲醇有着严重环境问题。因此开发一种环保高效的催化体系势在必行。H202作为一种环境友好的氧化剂,已被广泛应用到催化氧化反应。同时,多金属氧酸盐与H2O2结合对有机底物的氧化效果明显且选择性较好,故本论文以对苯甲醇选择性氧化为苯甲醛基础,探索一种简单高效,环保清洁的绿色催化体系,研究各种因素对反应的影响,并且对此反应的机理做了详细的研究.1.多金属氧酸盐的合成研究以有机胺(三乙胺)和Keggin结构的杂多酸为原料,通过简单的酸碱反应在水溶液中合成了 多金属氧酸盐:[TEAH]nH3--nPW12O40(n=1,2,3)、[TEAH]4SiW12O40.、[TEAH]3PMo12O40、[TEAH]3+nPMo12-nVnO40(n=1,2,3)。通过红外光谱,紫外-可见光谱,31PNMR对其进行了全面表征,结果表明,这类杂化的POM盐均以稳定的离子键把有机和无机组分相互结合,这类催化剂合成简单,并且保持了原来母体酸的Keggin 结构。2.多金属氧酸盐催化性能研究本章以上章合成的杂化的多金属氧酸盐为催化剂,探索出了一条合成苯甲醛的绿色路线,在以水为溶剂的条件下,以30%H202直接氧化苯甲醇一步合成苯甲醛。考察了不同催化剂,催化剂用量,反应温度,反应时间等因素对反应活性的影响;应用气相色谱仪对转化率和选择性进行研究;并且考察了催化剂的重复使用情况,结果表明,[TEAH]nH3-nPW12O40(n=1,2,3)类催化剂在苯甲醇选择氧化的反应中显示出了较高的催化活性,转化率可达99.6%,选择性100%;催化剂在重复使用5次后,催化剂催化苯甲醇的活性基本保持不变。此催化反应体系最大特点就是可以有效控制苯甲醇氧化进程,将苯甲醇的氧化主要控制在氧化成醛,而不是进一步氧化成酸,同时它以30%H2O2为氧化剂,反应操作步骤简单易行,条件温和,催化剂价格低廉易制造,这些优点都为环境友好的工业催化体系奠定了基础。3.多金属氧酸盐催化机理研究本章对[TEAH]nH3-nPW12O40系列催化剂催化氧化苯甲醇的反应机理做了详细的研究,应用红外光谱,紫外-可见光谱,31P-NMR核磁波谱仪,元素分析等表征技术,系统研究了催化剂在反应体系中物种随时间的变化情况,进而推断出了反应机理。结果表明,反应中,[PW12O40]3-首先在H2O2的作用下,降解并氧化为小分子的过氧多金属氧酸盐{PO4[WO(02)2]4}3-。{PO4[WO(O2)2]4}3-存在于水相并将溶于水层中的部份苯甲醇氧化为苯甲醛,自身转变为SAR物种。而SAR又可聚合为前驱体状态的[PW12040]3-,完成催化循环。苯甲醇的不断溶解和氧化,催化剂物种的不断循环,使得反应不断进行,直至H2O2消耗殆尽。