多級孔Fe-ZSM-5分子篩催化N2O氧化苯制苯酚.pdf

1、苯酚是一種重要的有機(jī)化工中間體。目前生產(chǎn)苯酚的主要方法是異丙苯法，但是這種合成路線的發(fā)展受到聯(lián)產(chǎn)物丙酮的限制。近年來，苯直接氧化制苯酚(BTOP)的方法引起了研究人員的關(guān)注，它具有生產(chǎn)成本小、流程簡單、對環(huán)境污染小等優(yōu)勢。其中以N2O作為氧化劑，F(xiàn)e-ZSM-5為催化劑的BTOP方法被認(rèn)為是最具有應(yīng)用前景的工藝過程，在該過程中苯酚選擇性可達(dá)100％。
　　在苯制苯酚反應(yīng)中，由于反應(yīng)物苯和生成物苯酚在沸石微孔孔道中的擴(kuò)散受限，導(dǎo)致出

2、現(xiàn)積碳現(xiàn)象，最終造成催化劑失活。本文主要通過在合成沸石分子篩的過程中加入硅烷偶聯(lián)劑，合成出同時具有微孔、介孔的多級孔Fe-ZSM-5催化劑，由于介孔的引入，分子在沸石孔道內(nèi)的擴(kuò)散距離縮短，緩解了積碳對沸石活性的影響，提高了催化劑的活性和穩(wěn)定性。經(jīng)氨水蒸氣處理后，F(xiàn)e-ZSM-5分子篩的催化性能進(jìn)一步提高。主要研究內(nèi)容有如下兩點(diǎn):
　　1)在課題組前期合成多級孔ZSM-5工作的基礎(chǔ)上，采用水熱合成法，以九水合硝酸鐵為鐵源，加入硅烷偶

3、聯(lián)劑GPTMS成功合成出多級孔結(jié)構(gòu)Fe-ZSM-5沸石分子篩，經(jīng)水蒸氣處理活化后制成催化劑，考察了其在苯制苯酚反應(yīng)中的催化性能。分別利用XRD、SEM、TEM、N2吸脫附、UV-vis及NH3-TPD等方法對合成的多級孔結(jié)構(gòu)Fe-ZSM-5進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，在硅烷偶聯(lián)劑GPTMS作用下，多級孔結(jié)構(gòu)的Fe-ZSM-5沸石中引入了介孔，提高了沸石的傳質(zhì)性能。在N2O氧化苯制苯酚(BTOP)這個受強(qiáng)傳質(zhì)限制的反應(yīng)中，多級孔結(jié)構(gòu)Fe-ZSM

4、-5表現(xiàn)出更高的活性和穩(wěn)定性。此外還考察硅鋁比和含鐵量對催化氧化苯制苯酚的影響，硅鋁比越低，分子篩表現(xiàn)出的催化活性越高，在一定的范圍內(nèi)增加鐵含量有利于提高催化性能。
　　2)將合成的多級孔結(jié)構(gòu)Fe-ZSM-5進(jìn)行不同濃度氨水蒸氣處理，通過XRD、SEM、N2吸脫附表征看出，與中性水蒸氣處理的分子篩相比，氨水蒸氣對骨架結(jié)構(gòu)和孔結(jié)構(gòu)影響很小，NH3-TPD和UV-vis表征顯示氨水蒸氣處理的分子篩保留了更多的中強(qiáng)酸酸中心和活性非骨架鐵