新型功能化分子筛催化剂的制备、表征及其在酸催化反应中的应用
文献类型：学位论文
| 作者 | 李瑞云 |
| 答辩日期 | 2019-05-17 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 陈静 |
| 关键词 | 介孔材料 微孔分子筛 SBA-15 功能化修饰 酸催化 Mesoporous materials Microporous molecular sieve SBA-15 Functionalized modification Acid catalysis |
| 学位名称 | 理学博士 |
| 学位专业 | 物理化学 |
| 其他题名 | 无 |
| 英文摘要 | 介孔分子筛具有大的比表面积、有序的孔道结构、良好的水热稳定性且表面含有大量硅羟基，而微孔分子筛则具有离子交换能力强等特点，可以通过负载活性组分、有机-无机杂化、骨架掺杂、离子交换等方法对其进行改性，使改性后的材料具有均相催化剂和多相催化剂的双重优点，为设计合成新型固体酸催化剂提供了新的思路和途径。酸催化反应作为重要的化工过程，用固体酸催化剂替代传统的液体酸是实现绿色化工的重要方法，具有环境友好、易分离、可重复利用等优点。本论文以微孔和介孔分子筛为主体材料，分别通过负载活性中心、有机-无机杂化修饰以及离子交换的方法，制备了具备不同结构特点和功能的固体酸催化剂，并成功应用在酸催化反应中。 作为一种环境友好的“绿色”溶剂和催化剂，离子液体已逐步替代传统催化剂广泛应用于各种化学反应。设计合成了一系列磺酸功能化的酸性离子液体[BSmim][HSO4]、[BSmim][OTf]、[BSpy][HSO4]等，通过NMR进行结构表征，采用Hammett酸度函数法以4-硝基苯胺为指示剂在乙二醇溶液中对离子液体的酸性进行测定，考察了离子液体用量、反应温度、反应时间等对醛(酮)和醇缩合反应的影响，研究了缩合反应的反应机理。 SBA-15是最新报道的一类比MCM-41具有更好水热稳定性的介孔分子筛。以三嵌段共聚物(P123)为模板剂，正硅酸乙酯为硅源，合成了SBA-15分子筛并用作催化剂载体。通过键合法制备了介孔材料负载型[BSmim][HSO4]@SBA-15催化剂，利用BET、FT-IR、TG-DSC及元素分析等手段进行结构表征，合成的介孔材料孔道结构规则有序，离子液体成功引入孔道中，且分布均匀，在醛(酮)与醇缩合反应中有较好的催化活性和良好的循环使用性能。 在合成的SBA-15介孔材料的基础上，分别采用共缩聚法和后嫁接法将磺酸基团嫁接到SBA-15表面及孔道内，合成了酸强度可调控的磺酸功能化有序介孔催化剂Pr-SO3H-SBA-15。同时为了改善催化剂的耐水性，在磺酸功能化催化剂的基础上合成了磺酸基团和正辛基基团共功能化的疏水性催化剂Octyl-Pr-SO3HSBA-15。功能化修饰后介孔材料很好保持了SBA-15原有的有序孔道结构，以3-巯丙基三乙氧基硅烷为硅烷偶联剂，通过后嫁接法制备的催化剂具有最高的酸含量，最高可达1.17mmolg-1。功能化修饰的催化剂在缩合反应、酯化反应等酸催化反应中具有极好的催化性能。 合成了不同金属离子交换的Y分子筛催化剂，并且为了改善该类催化剂的回收利用性能，制备了同时具有Brønsted酸和Lewis酸的磁性可回收催化剂，通过SEM、TEM、NH3-TPD及Py-IR等方法进行结构、性质表征，金属离子成功交换到了分子筛上面，当活性中心为Zn2+时催化剂活性最好。比较了不同分子筛Y、ZSM-5、MOR、Beta分别作为载体的催化性能，其中Y分子筛由于具有超级大笼结构，更有利于离子交换，从而具有最高的离子交换量。 |
| 源URL | [http://ir.licp.cn/handle/362003/25234]  |
| 专题 | 兰州化学物理研究所_OSSO国家重点实验室 |
| 作者单位 | 1.中国科学院大学 2.中国科学院兰州化学物理研究所; |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李瑞云. 新型功能化分子筛催化剂的制备、表征及其在酸催化反应中的应用[D]. 北京. 中国科学院大学. 2019. |
入库方式： OAI收割
来源：兰州化学物理研究所
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