納米金催化劑的制備及其環(huán)已烷氧化應(yīng)用研究.pdf

1、環(huán)己烷選擇性氧化一直是催化化學(xué)領(lǐng)域引人注目的研究課題之一，分子氧作為氧化劑的多相催化體系由于其在學(xué)術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的價(jià)值更成為研究的熱點(diǎn)。環(huán)己烷選擇性氧化生成環(huán)己酮和環(huán)己醇工藝在化工生產(chǎn)中具有十分重要的應(yīng)用，因?yàn)榄h(huán)己酮和環(huán)己醇是制備尼龍-6和尼龍-66的原料，同時(shí)也是一種重要溶劑以及合成食品添加劑、醫(yī)藥、染料和涂料等精細(xì)化學(xué)品的重要中間體。
　　 本論文分別以氧化鋁、硅膠和四氧化三鈷為載體制備一系列負(fù)載型金催化劑，利用ICP-AES、

2、XRD和TEM等測(cè)試技術(shù)對(duì)其進(jìn)行表征，并將它們用于氧氣選擇性催化氧化環(huán)己烷制環(huán)己酮和環(huán)己醇。初步探討了金負(fù)載量、催化劑組成和制備方法對(duì)催化劑性能的影響。同時(shí)對(duì)不同催化劑，詳細(xì)考察和探討了溫度、壓力和時(shí)間等對(duì)環(huán)己烷氧化反應(yīng)的影響。得到如下主要結(jié)果：
　　 采用浸漬-氨洗法制備了Au/Al2O3和Au/MxOy/Al2O3(M=Co，Zr,Ce)催化劑。150℃和1.5 MPa下反應(yīng)3h，1.0％Au/Al2O3催化劑上環(huán)己烷轉(zhuǎn)化率

3、可達(dá)8.96%，環(huán)己酮、環(huán)己醇和環(huán)己基過(guò)氧化氫(CHHP)三者選擇性為93.52%，其中CHHP選擇性為11.16%，酮醇比為0.69，說(shuō)明浸漬-氨洗法制得的Au/Al2O3催化劑在環(huán)己烷氧化反應(yīng)中具有良好的催化性能。在Au/MxOy/Al2O3(M=Co，Zr,Ce)催化劑中，Co3O4的引入有助于環(huán)己烷轉(zhuǎn)化率和酮醇選擇性的提高；ZrO2或者CeO2引入使得氧化產(chǎn)物中的酮醇比有明顯提高。在Co3O4和MxOy(M=Zr，Ce)同時(shí)存在

4、時(shí)，Au/Co3O4-MxOy/Al2O3催化劑不僅具有較好的活性和選擇性，而且氧化產(chǎn)物中酮醇比較高。在150℃，1.5 MPa和3h反應(yīng)條件下，當(dāng)Au/Co3O4-ZrO2/Al2O3催化劑中金負(fù)載量為1.0%，Co3O4和ZrO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為2:1時(shí)，環(huán)己烷轉(zhuǎn)化率為9.69%，酮醇選擇性為86.13%，CHHP選擇性為7.18%，酮醇比為1.02。
　　 TiO2作為表面修飾劑能夠提高二氧化硅的等電點(diǎn)，有利于金的負(fù)載。在Ti

5、O2/SiO2表面引入Co3O4和Au制備得到Au/Co3O4-TiO2/SiO2催化劑具有較好的催化活性和選擇性。在溫度150℃、壓力1.5 MPa和時(shí)間3h的反應(yīng)條件下，催化劑1.0%Au/Co3O4-TiO2/SiO2上環(huán)己烷轉(zhuǎn)化率為9.55%，環(huán)己酮和環(huán)己醇總選擇性為91.64%，CHHP選擇性為1.52%，酮醇比為0.78。
　　 共沉淀法制備的Au/Co3O4催化劑上環(huán)己烷轉(zhuǎn)化率以及環(huán)己酮和環(huán)己醇的選擇性都較未負(fù)載金