论文部分内容阅读
金属卟啉能在温和条件下催化氧化烃类,高选择性生成相应的含氧化合物。但是,由于它在均相催化体系中易被氧化破坏和难于回收再利用的缺点,使得固载金属卟啉成为一个重要的研究课题。本研究是将四(4-羟基)苯基金属卟啉通过物理吸附和化学配位方式固载到氧化锌上,制备稳定性好、重复利用率高的非均相催化材料,通过各种技术表征并研究其结构特性。研究其催化氧气氧化甲苯的性能,并通过与相应未固载金属卟啉的比较,对固载金属卟啉催化剂催化性能作出评价。对其催化作用机理进行初步探讨。
本论文主要包括以下内容:
1.简要介绍了金属卟啉及固载金属卟啉的研究进展,并对工业上甲苯的催化氧化进行了概述。
2.按文献方法,制备了四(4-羟基)苯基金属卟啉。自行设计氧化锌固载金属卟啉催化材料的方法。并对固载金属卟啉催化氧化甲苯作了系列催化性能研究。
3.通过紫外-可见光谱(UV-Vis)、红外光潜(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、热重(TG)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)等技术对所制备的固载催化材料进行结构表征,确定金属卟啉与载体氧化锌之间的固载关系。
4.在无任何外加溶剂和还原剂的条件下,以氧化锌固载金属卟啉为催化剂催化氧化甲苯制备相应的醛醇。探索了反应温度、反应压强、反应时间和催化剂用量等因素对氧化甲苯反应的影响。并在优化条件下,比较其与未固载金属卟啉的催化性能,对固载金属卟啉作出评价。固载金属卟啉比未固载金属卟啉的催化活性有很大提高,特别是甲苯的转化率,可提高20%~60%,收率提高15%~50%;固载金属卟啉催化剂重复催化13次后依然保持着较高的催化活性,而未固载金属卟啉一次催化就耗完。
5.根据实验数据及相关的文献资料,初步讨论了氧化锌固载四(4-羟基)苯基金属卟啉催化氧化甲苯反应的可能机理。
6.本研究结果表明:金属卟啉经氧化锌固载后其催化性能得到很大提高。就催化性能最好的氧化锌固载锰卟啉来说,其转化率和收率分别提高了约51%和50%,用仅含2mg四(4-羟基)苯基金属卟啉可连续重复催化13次以上;而催化活性最差的THPPCo/ZnO,其最差的一次产率也都高于未固载金属卟啉的15%。对其反应机理初步探索研究表明:氧化锌固载金属卟啉催化氧气氧化甲苯反应是自由基反应。