铜铁复合氧化物及其负载型催化剂选择性催化氧化苯甲醇的研究

来源 :哈尔滨师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huazi8527
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本文合成了一系列不同比例的铜铁复合氧化物及其负载型催化剂。分别研究其在30% H2O2为氧化剂,温和的以及无有机溶剂条件下选择性催化氧化苯甲醇(BzOH)制取苯甲醛(BzH)中的催化性能。并考察了反应温度、反应时间、催化剂用量以及H2O2用量等一系列影响因素对催化反应活性的作用,从而得到该反应的最佳条件。此外还研究了催化剂的重复利用以及在其他醇氧化中的催化活性。运用XRD、FT-IR、SEM和ICP-MS等一系列测试技术,确定了催化剂的组成、结构及其它性质。  实验结果表明:氧化铜的催化活性最低,随着铁相的逐渐增多,催化剂活性增大。当投入料中Cu、Fe的物质的量之比为1:2时,所得催化剂活性最好。这说明 Cu与Fe之间的结晶度对催化剂活性具有重要的影响。当催化剂用量为0.1g,BzOH2.5ml,H2O210ml,反应温度为90℃,反应时间5h,BzOH转化率可达到78.23%,BzH选择性为68.49%,反应具有最高的产率。另外又考察了将铜铁复合氧化物负载于不同载体SBA-15、MCM-41、MCM-49所制得的催化剂,对双氧水液相氧化苯甲醇制取苯甲醛性能的影响。当使用三种分子筛作为载体时,苯甲醇都具有较大的转化率,但负载于SBA-15及MCM-41上的催化剂应用于苄醇催化氧化的体系中,所得产物苯甲醛选择性较低。因此筛选出CuOx-FeOx/MCM-49为催化剂。当 BzOH用量为2.5ml,H2O2用量为10ml,反应温度为90℃,CuOx-FeOx/MCM-49用量为1.0g,反应时间5h,BzOH转化率可达到87.40%,BzH选择性为74.46%,反应具有最高的产率65.08%。在研究上述两种催化剂应用于其它醇氧化反应中发现,具有活性基团的醇类转化率均高于苯甲醇,但其产物中醛类的选择性较差,而这两种催化剂对于氧化伯醇和仲醇几乎无反应活性。  本文合成的Cu-Fe复合氧化物及其负载型催化剂,原料价格便宜,制备过程简单,易于回收利用。在无有机溶剂的温和条件下进行苄醇选择性氧化过程中,催化活性较高,不污染环境,符合“绿色化学”的需要。采用该方法制取苯甲醛操作简便,耗时较短,收率较高,原料利用率高,在苯甲醛的工业生产中具有一定的应用价值。
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