【摘 要】
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环己烷氧化产物中KA油(环己醇和环己酮的混合物)在农药、医药、涂料及洗涤剂等行业领域有非常广泛的应用,也是生产尼龙-6和尼龙-66的重要中间体。目前工业主要采用环己烷无催化氧化法或环烷酸钴催化氧化法生产KA油,环己烷单程转化率低(35%),KA油的总收率不高(8183%),氧化效率低,能耗高。因此急需开发绿色高效的催化剂来提高这一氧化过程的效率。本文首先采用V_2O_5为活性组分制备了负载型水滑石
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环己烷氧化产物中KA油(环己醇和环己酮的混合物)在农药、医药、涂料及洗涤剂等行业领域有非常广泛的应用,也是生产尼龙-6和尼龙-66的重要中间体。目前工业主要采用环己烷无催化氧化法或环烷酸钴催化氧化法生产KA油,环己烷单程转化率低(35%),KA油的总收率不高(8183%),氧化效率低,能耗高。因此急需开发绿色高效的催化剂来提高这一氧化过程的效率。本文首先采用V2O5为活性组分制备了负载型水滑石基钒金属催化剂(V/MgAlO),采用N2物理吸附脱附,H2-TPR,FT-IR,XRD,UV-vis,XPS,SEM等表征方法对催化剂的微观结构进行了表征,并对其反应条件进行了优化,结果表明,负载型的3%V/MgAlO具有较好的催化效果,在反应温度150℃,氧压0.6 MPa,反应时间2 h的条件下,环己烷转化率达到6.9%,KA油选择性为80.4%,但该催化剂在反应过程中存在易结块的现象。另外,本文采用高温裂解金属配合物的方法制备了负载型氮掺杂碳基钴催化剂(Co/N-C),并采用FT-IR,XRD,UV-vis,XPS,SEM等表征手段对催化剂的微观结构进行了表征。实验结果表明,该催化剂在催化剂用量0.075 g,反应温度150℃,反应时间2 h,氧气压力0.6 MPa的反应条件下展示了较好的催化性能,环己烷转化率为6.5%,KA油选择性可达84.2%,且催化剂的重复使用性能较好,不易结块。最后,本工作还研究了负载型氮掺杂碳基钴催化剂(Co/N-C)体系中加入铁进行改性,制备了负载型碳基铁钴双金属催化剂(Fe-Co/N-C),用于催化环己烷选择性氧化反应制备KA油,并采用BET、XRD、XPS以及拉曼光谱等表征手段对催化剂的微观结构进行了表征,证明该催化剂具有良好的稳定性。结果表明,Fe-Co/N-C展示了较好的催化性能,在氧气压力0.6 MPa,反应温度150℃,反应时间2 h,催化剂用量0.05 g的条件下,环己烷转化率为6.5%,KA油选择性83.0%。综上,本工作制备的负载型氮掺杂碳基钴催化剂具有较好的稳定性,良好的催化性能,具有一定的工业应用前景,也为研发更好的环己烷选择性氧化催化剂提供了新的思路,具有一定的参考价值。
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