幾種介孔分子篩固載12-磷鎢雜多酸催化劑的制備、表征及催化性能研究.pdf

1、磷鎢雜多酸是一類有廣泛用途的新型催化劑，具有催化活性高、選擇性好、條件溫和等特點(diǎn)，而受到研究者的廣泛關(guān)注。然而，單純的磷鎢雜多酸在均相催化時(shí)存在成本高、回收困難、污染環(huán)境、腐蝕設(shè)備等問題，而且比表面積小(＜10m2/g)，其催化活性難以得到有效的發(fā)揮。因此，將磷鎢雜多酸(HPW)固載于合適載體上，不僅可以提高其比表面積，增加機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性能，而且在非均相催化時(shí)，催化劑便于回收利用，同時(shí)其催化活性也能得到改善。此外，苯甲酸在食品工業(yè)、

2、醫(yī)藥工業(yè)、染料及香料工業(yè)等方面具有重要應(yīng)用，其鈉鹽不僅是食品工業(yè)中重要的防腐劑，而且也是印染工業(yè)中重要的媒染劑。
　　 本論文制備了單純和不同固載量（5～45wt.％）多種固載型12-磷鎢雜多酸(HPW)催化劑，并運(yùn)用XRD、FT-IR、DRUV-Vis、NH3-TPD、N2adsorption-desorption、SEM、TEM等多種手段對(duì)所制催化劑進(jìn)行了表征。同時(shí)，考察了這些催化劑材料在以30％H2O2為氧源氧化苯甲醛生成

3、苯甲酸反應(yīng)中的催化性能，具體研究內(nèi)容如下:
　　 (1)采用改進(jìn)后的乙醚萃取法制備了單純HPW，分別考察了催化劑用量、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度等對(duì)苯甲酸收率的影響，優(yōu)化出的最佳反應(yīng)條件為:n(苯甲醛)∶n(H3PW12O40)∶n(H2O2)=100∶0.35∶350，反應(yīng)時(shí)間為5h，反應(yīng)溫度為80℃，在此條件下苯甲酸的收率達(dá)到79.2％。
　　 (2)采用浸漬法分別制各了不同負(fù)載量（5～45wt.％）的HPW/SBA-15、

4、HPW/MCM-41以及HPW/(M-S)催化劑。研究結(jié)果表明:在一定HPW負(fù)載量范圍內(nèi)，HPW高度分散于介孔分子篩載體上，繼續(xù)增大HPW負(fù)載量，在所制材料結(jié)構(gòu)中將有HPW晶體出現(xiàn);所制負(fù)載型催化劑一定程度上保持著介孔分子篩載體的孔結(jié)構(gòu)及HPW的Keggin結(jié)構(gòu)，隨著HPW負(fù)載量的增加，其比表面積和總孔容逐漸減小，材料的長程有序度降低，其催化活性均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。
　　 (3)采用直接合成法分別制備了不同負(fù)載量（5～45

5、wt.％）的HPW-SBA-15、HPW-SiO2*、HPW-(M-S)催化劑。研究結(jié)果表明:HPW有效地進(jìn)入了相應(yīng)的分子篩結(jié)構(gòu)中;HPW固載量對(duì)所制催化劑結(jié)構(gòu)影響明顯，在一定HPW固載量范圍內(nèi)，所制材料仍然保持HPW的Keggin型結(jié)構(gòu)及相應(yīng)分子篩的介孔結(jié)構(gòu)特性;在本論文實(shí)驗(yàn)條件下，HPW-SiO2*的催化性能最好，以其為催化劑，苯甲酸收率可以達(dá)到84.7％，循環(huán)使用四次后，仍保持了較高的催化活性，顯示出HPW-SiO2*催化劑的穩(wěn)定