论文部分内容阅读
金属-有机骨架是一种新型的,具有特殊性能的多功能材料。它因具备特殊的孔结构和高比表面积,使其异于传统的沸石、活性炭等多孔材料,在催化领域有相当大的潜在的应用价值。本论文旨在探究金属-有机骨架作为催化剂载体的应用价值,开发新型的磷钨固体酸多相催化剂,采用Bottle-around-ship法制备POMs@UIO-66复合材料,以提高磷钨杂多酸活性组分的分散度及增强其与载体之间的相互作用;把酯化反应作为探针反应来检测催化剂活性,探讨反应条件对其催化性能的影响;并通过对POMs@UIO-66复合材料进行各类表征,进一步关联催化剂的催化活性与催化剂本身结构的关系。在本实验中,采用Bottle-around-ship法制备了不同磷钨酸负载量的POMs@UIO-66复合材料催化剂,采用电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）对POMs@UIO-66复合材料中磷钨酸的含量进行了测定,使用XRD、FT-IR、N2吸附、TEM、SEM和TG等表征手段对其结构和形貌进行了表征。发现当磷钨酸负载量为8mg时,磷钨酸利用率最高,且复合材料主体UIO-66保持原有的形貌不变。首先利用油酸与甲醇的酯化反应考察POMs@UIO-66的催化性能,得到最佳反应条件:催化剂用量5%m（油酸）,反应温度为75℃,酸醇比为1:15,反应时间为8h时,油酸的最高转化率可以达到91.3%。催化剂重复使用性研究表明,POMs@UIO-66催化剂的稳定性较好,催化剂可以连续使用至少5次,并且其在使用五次以后,油酸的转化率依然可以达到87.0%。然后又考察了POMs@UIO-66对其它高级脂肪酸与甲醇酯化反应效果的影响,包括癸酸、月桂酸和棕榈酸,发现催化转化率均能达到90%左右,这个数值与油酸与甲醇酯化反应催化转化率相接近,说明POMs@UIO-66对高级脂肪酸与甲醇的酯化反应具有较高的催化活性。接着利用乙酸与正辛醇的酯化反应考察POMs@UIO-66的催化性能,得到最佳反应条件:催化剂用量5%m（乙酸）,反应温度为100℃,酸醇比为2:1,反应时间为12 h时,乙酸的最高转化率可以达到63.9%。催化剂重复使用性研究表明,POMs@UIO-66催化剂的稳定性较好,催化剂可以连续使用至少5次,经过第五次使用后乙酸的转化率依然达到60.3%。然后又考察了POMs@UIO-66对其它低级醇与乙酸酯化反应效果的影响,包括乙醇、正丙醇和正丁醇,发现催化转化率均为60%左右。该数值远小于高级脂肪酸与甲醇酯化反应的转化率,由此可知,POMs@UIO-66对高级脂肪酸与甲醇的酯化反应具有更高的催化活性。