金属掺杂MCM-41对萘羟基化催化性能的研究

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萘酚是重要的有机原料之一,主要应用于染料、有机颜料、橡胶防老剂以及医药和农药工业中。目前工业上萘酚的主要来源是磺化法合成,其生产过程中产生了大量的污染物,因此国内外的研究主要集中在选择新的反应路线,故开发新型、经济、绿色环保的催化剂具有重要的现实意义,从而解决目前芳香酚生产中存在的能耗大,污染大的问题。   由一步法直接氧化芳香烃制备芳香酚的新技术引起了科研人员的重视。一步法是最有希望替代传统的多步反应,为芳香酚的工业化生产提供新的路线。本论文研究了银以及双金属掺杂的MCM-41的合成、表征及其催化性能。主要结果如下:   1.通过一锅合成法合成得到银改性介孔分子筛(Ag-MCM-41),并用XRD和N2吸附/脱附对样品进行了表征。结果表明Ag-MCM-41具有平面六方结构结晶,银离子已嵌入到了介孔分子筛的晶体内部,分布在分子筛的孔道内部和MCM-41的表面。并研究了以Ag-MCM-41为催化剂,双氧水为氧化剂,在微波场的作用下催化氧化萘合成萘酚。在353K,微波加热4min时,1-萘酚的选择性达到59.4%,萘的转化率达到11.2%。研究中还发现Ag-MCM-41的催化活性远高于Ag-TS-1。   2.考察双金属掺杂介孔分子筛对萘羟基化反应性能的影响,结果表明B、Al、Ga作为助剂可增加催化剂表面酸性,从而大大提高萘酚的选择性(催化剂1B-Ag和1Al-Ag可使1-萘酚选择性高达65.5%和60.3%;具有氧化活性的元素Cr、V作为助剂可在一定程度上提高萘的转化率,而其它元素作为助剂却使得催化剂活性下降,尤其是Ti和Zr的掺杂使活性下降得最快。   3.通过对单金属改性介孔分子筛的催化活性的研究,发现Cr-MCM-41、Th-MCM-41、Ag-MCM-41三种掺杂后的介孔分子筛的催化性显著提高。对这三种催化剂进行了正交实验,得出了一个最优反应条件。
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