V-MCM-41催化萘羟基化反应初步研究

来源 :南京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:songlyan182320697
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由于介孔材料具有规整的孔道结构、较大的比表面积、较窄的孔径分布以及良好的热稳定性等特点,自1992年诞生以来一直被人们广泛研究。纯硅的介孔材料缺少活性位,基本没有催化活性,所以研究者们通过溶胶-凝胶法、浸渍法以及有机官能团嫁接将杂原子引入介孔材料以增加活性位,提高其催化活性。通过负载不同的金属,使其具有酸性位。通过负载氧化还原活性金属离子,例如Ti、V、Mn、Fe、Co、Ga、Sn将其用于氧化还原反应。萘是煤化工主要产品之一,萘的主要羟基化产物萘醌、苯酐、1-萘酚及2-萘酚是重要的化工产品及中间体。但是工业生产中存在工艺复杂、环境污染等一系列问题。因此,以双氧水为氧化剂,一步氧化羟基化萘具有重要的理论及应用价值。本课题组主要研究的是介孔材料的合成、调控、修饰以及应用。  本文在课题组前期研究的基础上,重点研究以下内容:用一步水热合成法合成负载不同金属的MCM-41,研究合成的催化剂在萘双氧水羟基化反应中的催化活性,寻找萘羟基化反应的活性组分;通过改变反应条件,提高反应的选择性和转化率。主要研究成果如下:⑴建立测试手段。就萘酚的分析,国内外使用的较多的方法是气相色谱面积归一法、校正面积归一法、外标法。但是,面积法、外标法受进样量的影响较大,微小的进样误差就易导致结果的大相径庭,甚至导致反应数据不可采用。由于是反应液中萘及氧化产物的含量分析,所以,添加的内标物化学性质必须稳定,不会被轻易氧化,并且与所测物质化学性质相似。经过多次尝试,选择邻苯二甲醚作为内标物,气相色谱的测试条件为:柱室温度为190℃,检测和汽化温度为280℃。气体压强为:氢气0.2 MPa、空气0.3 MPa、氮气0.3 MPa。⑵采用水热合成法成功合成了一系列不同金属(Fe、Cu、Ti、V)负载量的MCM-41介孔材料,并对其结构进行表征,用于萘羟基化反应,通过对比发现V-MCM-41对此反应具有最好的活性即钒为最佳活性组分。⑶将V-MCM-41用于萘羟基化反应,寻找最优钒含量,实验发现3V-MCM-41具有最佳活性。改变反应条件,探索同时具有最高转化率和选择性的反应条件:H2O2/萘=3∶1,反应温度40℃,反应时间6h为最佳反应条件,此时反应的转化率达到32.2%,而选择性达到最高为75.83%。
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