負(fù)載型納米金催化劑上環(huán)己烷氧化研究.pdf

1、現(xiàn)有的環(huán)己烷氧化制環(huán)己酮(醇)生產(chǎn)工藝，存在轉(zhuǎn)化率低、選擇性差、能耗高以及污染環(huán)境的缺點(diǎn)，研究和開發(fā)高效、環(huán)境友好的環(huán)己烷催化氧化工藝具有重要的理論意義和實(shí)用價值。本文嘗試采用普通氧化物負(fù)載的納米金催化劑用于以氧氣為氧化劑的環(huán)己烷選擇性氧化反應(yīng)。以氧化鋁和硅膠作為載體材料，通過表面改性技術(shù)對負(fù)載型納米金催化劑進(jìn)行表面修飾，制備出一系列的負(fù)載型納米金催化劑。采用ICP-AES、TEM、XRD 和BET等測試技術(shù)對催化劑進(jìn)行表征，考察了催化

2、劑制備條件和氧化反應(yīng)條件對環(huán)己烷氧化制環(huán)己酮(醇)反應(yīng)性能的影響。得到以下主要結(jié)果： 采用直接陰離子交換法制備氧化鋁和鈰、鋯改性氧化鋁負(fù)載的金催化劑，操作簡便靈活，重復(fù)性好，通過調(diào)節(jié)金負(fù)載量和洗滌方法，金顆粒尺寸可以控制在6 nm以下。 Au/Al2O3催化劑在130℃條件下仍然能夠引發(fā)反應(yīng)，顯示出良好的低溫催化活性，同時具有顯著的納米尺度效應(yīng)，金顆粒在2～6 nm范圍內(nèi)具有很高的催化活性；在150℃、1.5 MPa下反

3、應(yīng)3 h，金含量為0.19％的Au/Al2O3催化劑上得到12.6％的環(huán)己烷轉(zhuǎn)化率和84.7％的環(huán)己酮和環(huán)己醇選擇性，金催化劑的TOF值達(dá)到16136h-1。金組分與載體產(chǎn)生強(qiáng)的相互作用，催化劑穩(wěn)定性較高。 提出了一種表面溶膠凝膠后改性方法，該方法能夠精細(xì)調(diào)節(jié)Au/SiO2-Al2O3催化劑的表面組成和表面酸性，催化劑穩(wěn)定性和催化性能均明顯改善。 鋯改性對Au/Al2O3催化劑具有結(jié)構(gòu)修飾和輔助催化作用。鋯、鈰改性對Au

4、/Al2O3催化劑具有協(xié)同催化作用。不同鈰鋯比改性得到的金催化劑性能差別較大，當(dāng)鈰鋯摩爾比為1：1時，金含量為0.61％的Au/CeO2-ZrO2/Al2O3催化劑在150℃、1.5 MPa下反應(yīng)3 h，環(huán)己烷轉(zhuǎn)化率為14.7％時，環(huán)己酮和環(huán)己醇選擇性仍然達(dá)到90％。 TiO2表面改性硅膠所負(fù)載的金催化劑Au/TiO2/SiO2催化劑具有高活性。Au和TiO2含量分別為0.05％和0.26％的Au/TiO2/SiO2催化劑在15