Dawson型多金屬氧酸鹽催化劑的制備及其應(yīng)用研究.pdf

1、多金屬氧酸鹽(POM)，以其催化活性高、選擇性好、反應(yīng)條件溫和及不腐蝕設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)，是兼具酸性和氧化還原性的固體雙功能催化劑，其酸性和氧化還原性可在分子或原子水平上進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此一直是催化和材料化學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。具有Keggin結(jié)構(gòu)的磷鉬酸及其磷鉬釩氧酸的報(bào)道較多，而對(duì)Dawson結(jié)構(gòu)的磷鉬酸氧化還原性質(zhì)的研究尚少，但Dawson型多金屬氧酸鹽，由于其獨(dú)特的物理結(jié)構(gòu)，不但具有類似于濃溶液的“準(zhǔn)液相”行為，而且具有比Keggin型多金屬氧

2、酸鹽更強(qiáng)的氧化性，其催化活性和選擇性超過復(fù)合氧化物和分子篩。在作為氧化型催化劑時(shí)，其突出特點(diǎn)是再生速度快、選擇性高以及優(yōu)異的催化活性；在作為酸性催化劑時(shí)，具有活性高，不腐蝕設(shè)備，減少污染等重大優(yōu)點(diǎn)。因此開展POM在工業(yè)催化、環(huán)境保護(hù)及節(jié)能等方面的開發(fā)與研究都具有重要的科研價(jià)值和工業(yè)意義。本文在文獻(xiàn)綜述的基礎(chǔ)上，研究了Dawson型多金屬氧酸鹽的氧化催化反應(yīng)性能，主要的研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下：
　　 ⑴鈷取代Dawson型磷鉬釩雜多酸

3、鹽催化氧化環(huán)己烷制備環(huán)己醇和環(huán)己酮合成了Dawson型磷鉬釩鈷雜多酸鹽，采用傅里葉變換紅外光譜、X射線衍射和31P核磁共振等方法表征了磷鉬釩鈷的結(jié)構(gòu)。以環(huán)己烷為原料、H2O2為氧化劑、磷鉬釩鈷雜多酸鹽為催化劑催化氧化制備了環(huán)己醇和環(huán)己酮，考察了催化劑的釩含量和反應(yīng)條件(催化劑用量、H2O2用量、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度)對(duì)環(huán)己烷氧化反應(yīng)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，釩含量適中的Co2H5P2Mo15V3O62催化劑活性最高。在Co2H5P2Mo15V

4、3O62用量0.2 mmol、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50％的H2O2用量0.2mol、反應(yīng)時(shí)間10 h、反應(yīng)溫度75℃、叔丁醇用量30 mL的優(yōu)化反應(yīng)條件下，環(huán)己烷的轉(zhuǎn)化率為88.35％，環(huán)己醇和環(huán)己酮的總收率可達(dá)到16.32％。
　　 ⑵Dawson型磷鉬釩鈷雜多酸鹽催化氧化甲苯制備苯甲醛。首次將ComHn+2P2Mo18-nVnO62應(yīng)用于甲苯氧化制備苯甲醛的反應(yīng)中，50％過氧化氫作氧化劑，考察了催化劑、溶劑、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等參數(shù)對(duì)