氧化鈰催化劑的合成及其在苯甲酸甲酯催化加氫中的應(yīng)用.pdf

1、苯甲醛是精細化工中一種重要的有機中間體,廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、香料以及涂料等行業(yè)。傳統(tǒng)的氯代水解法苯甲醛得率低、“三廢”多,而苯甲酸(或酯)氣相催化加氫合成苯甲醛是一種符合綠色化學的新工藝。目前,已經(jīng)用于苯甲酯(酯)加氫反應(yīng)的一系列金屬氧化物催化劑包括:堿性氧化物、過渡金屬氧化物和稀土金屬氧化物。在這些金屬氧化物中,氧化鈰顯示出了高的催化反應(yīng)性能。但傳統(tǒng)的氧化鈰催化劑,仍存在著反應(yīng)溫度過高和穩(wěn)定性較差等缺點。納米材料以其獨特的物理化學性

2、能,近年來引起人們的廣泛關(guān)注,同時氧化鈰納米材料的合成也取得了重要進展。
　　 本論文的主要工作是合成了氧化鈰納米粒子及氧化鈰納米多孔性材料兩類納米材料,并將其成功應(yīng)用于苯甲酸甲酯催化加氫合成苯甲醛的反應(yīng)中,分別考察了納米氧化鈰的尺寸效應(yīng)、形貌效應(yīng)和孔道效應(yīng)。
　　 一、氧化鈰納米粒子在苯甲酸催化加氫合成苯甲醛中的尺寸效應(yīng)
　　 分別采用乙醇相草酸鹽膠態(tài)沉淀法(OG法)和醇水混合溶劑沉淀法(AW法)合成了CcO2

3、納米粒子的前驅(qū)體,通過控制焙燒溫度制備了一系列不同粒徑的CeO2納米粒子,并用于苯甲酸甲酯催化加氫反應(yīng)中。與傳統(tǒng)的體相CeO2相比,納米CeO2粒子具有更高的催化活性,340℃時苯甲酸甲酯在CeO2-AW-400催化劑上的轉(zhuǎn)化率已超過90％。通過對CeO2納米粒子微結(jié)構(gòu)、表面形貌等的分析,探討了其良好低溫反應(yīng)活性的成因。實驗結(jié)果表明:CeO2納米粒子的比表面積及表面的本征氧空位濃度是影響其低溫氧化還原性能的重要因素。氧化鈰納米粒子的低溫

4、還原性能又與催化劑在苯甲酸甲酯催化加氫反應(yīng)中的低溫活性直接相關(guān),即比表面積大、表面本征氧空位濃度高的催化劑具有最佳的催化活性。該發(fā)現(xiàn)為進一步認識氧化鈰催化劑上苯甲酸甲酯的催化加氫的機理及促進新的更高效的低溫催化加氫催化劑的研究開發(fā)具有重要意義。
　　 二、氧化鈰納米粒子在苯甲酸催化加氫合成苯甲醛中的形貌效應(yīng)
　　 采用無模板水熱法,成功合成出了不同形貌的氧化鈰納米粒子,并首次應(yīng)用于苯甲酸甲酯催化加氫制苯甲醛的反應(yīng),探討了

5、催化劑的形貌對苯甲酸甲酯催化加氫的反應(yīng)性能的影響。研究結(jié)果表明:不同形貌的氧化鈰納米粒子其表面暴露的晶面不同,其中氧化鈰納米棒主要暴露的是{110}與{100}面,這些高能量的活性面可以起到穩(wěn)定本征表面氧空位與Ce3+的目的,同時納米棒具有較高的比表面積,顯著提高其低溫的還原性能,從而在苯甲酸甲酯催加氫反應(yīng)中表現(xiàn)出良好的低溫反應(yīng)活性及良好的穩(wěn)定性。
　　 三、氧化鈰多孔性納米材料的合成及在其苯甲酸甲酯催化加氫反應(yīng)中的應(yīng)用采用嫁接