環(huán)己烷-O2在多相催化劑上制備KA油的研究.pdf

1、環(huán)己烷催化氧化制環(huán)己酮和環(huán)己醇(統(tǒng)稱KA油)是烷烴催化氧化反應(yīng)的重要代表,其研究具有極強(qiáng)的科學(xué)意義和工業(yè)價(jià)值。目前該反應(yīng)過程的工業(yè)化途徑主要在于非催化劑法和均相催化劑法,它們存在著諸如轉(zhuǎn)化率和選擇性不高、反應(yīng)條件不溫和、產(chǎn)物復(fù)雜、分離操作和運(yùn)行成本高等諸問題,為非環(huán)境友好過程。本課題旨在開發(fā)用于環(huán)己烷氧化的新型高效多相催化劑,并開展以氧氣作為氧化劑在溫和條件下進(jìn)行環(huán)己烷催化氧化制環(huán)己酮和環(huán)己醇反應(yīng)的研究。通過優(yōu)化催化劑合成條件和催化反應(yīng)

2、工藝參數(shù),探索催化反應(yīng)機(jī)理,為今后環(huán)己烷多相催化氧化制KA油過程盡快實(shí)現(xiàn)工業(yè)化提供有益的科學(xué)積累和技術(shù)指導(dǎo)。
　　 論文工作主要包括以下四個方面:
　　 1)本文采用不同負(fù)載的方法對ZSM-5催化劑材料進(jìn)行改性,并對這些材料進(jìn)行表征,然后再考察其在環(huán)己烷催化氧化中的催化活性,得出最優(yōu)催化劑材料的制備方法。通過比較我們發(fā)現(xiàn)最佳的催化劑為鈷離子通過兩次浸漬的ZSM-5,在最佳的反應(yīng)條件下,環(huán)己烷的轉(zhuǎn)化率可達(dá)到13.0％左右,

3、KA油的選擇性為80.4％。
　　 2)采用水熱合成的方法制備了Co摻雜的銳鈦礦TiO2催化劑(Co-TiO2),并以XRD、Raman、XPS、UV-vis等技術(shù)手段對催化劑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。研究結(jié)果表明,Co-TiO2催化劑中,Co離子部分取代了TiO2晶格中的Ti4+,從而在催化劑中形成了超氧物種O22-,該超氧物種的存在可能是Co-TiO2催化劑具有催化環(huán)己烷氧化制KA油反應(yīng)優(yōu)異性能的重要原因。
　　 3)從催化

4、劑Co/TiO2-450回收利用問題和環(huán)己烷催化氧化的特點(diǎn),本文還自行設(shè)計(jì)出了應(yīng)用于環(huán)己烷催化氧化的氣-固-液反應(yīng)器。不僅解決了環(huán)己烷釜式反應(yīng)中催化劑的流失問題和管式反應(yīng)中停留時間不足問題,并且提高了環(huán)己烷催化氧化的轉(zhuǎn)化率和選擇性,有利于催化劑的再次回收利用?？疾榱朔磻?yīng)壓力、溫度、時間、溶劑量以及不同的引發(fā)劑對環(huán)己烷催化氧化的影響,研究結(jié)果表明,采用摩爾比Co/Ti=0.04:1和晶化時間6小時的條件制備的催化劑具有最佳的性能?；谠摯?/p>