磁性纳米铁酸盐复合氧化物的制备及催化氧化性能研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 童金辉 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2010-05-22 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 夏春谷 |
| 关键词 | 磁性纳米铁酸盐 稀土金属 碱土金属 负载 烃类 氧化 Magnetic ferrite nanocrystals Rare earth metal Alkali earth metal Support Hydrocarbons Oxidation |
| 学位专业 | 物理化学（含：化学物理） |
| 中文摘要 | 环己烷、苯乙烯及环戊烯的氧化是化工生产中的重要反应。尤其是环己烷的氧化，一直是催化领域一个极富挑战性的课题。然而，许多传统的氧化工艺还存在着反应效率低下，体系环境不友好，催化剂无法重复使用等缺点。因此，以O2 和H2O2 为清洁氧源，发展高效、高选择性且催化剂能够重复使用的环境友好的多相催化体系具有十分重要的意义。传统的多相催化剂在重复使用时，需要进行过滤、洗涤等大量繁琐的操作，由此也会造成催化剂的不必要流失过多。以磁性材料作为催化剂就可以极大地方便催化剂的回收和重复使用，减少不必要的损失。近年来磁性纳米铁酸盐复合氧化物, 如铁酸钴，因其特殊的磁学性质和出色的催化性能而被广泛应用于材料制备及催化领域。 本论文以发展清洁高效、环境友好，催化剂可重复使用的催化氧化体系为目的，主要研究了磁性纳米铁酸盐催化剂催化环己烷、苯乙烯及环戊烯氧化的性能。 1、用溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备了纳米CoFe2O4 催化剂，对催化剂的制备条件进行了优化，在所考察的最佳条件下制备了纳米MFe2O4 (M=Cu，Ni，Mn，Zn) 催化剂。考察了所得纳米铁酸盐催化环己烷氧化的性能，其中CoFe2O4 在催化环己烷氧化反应中活性最高，145 ℃，1.6 MPa O2 下，反应6 h，环己烷的转化率达到了13.7 %，环己醇和环己酮的总选择性达到了93.9 %。纳米CoFe2O4 催化剂能够很容易地通过外加磁场加以分离，且具有良好的可重复使用性。 2、考察了稀土金属Ce 和La 的掺杂对纳米CoFe2O4 催化苯乙烯氧化性能的影响。结果发现，掺杂适量的Ce 和La 既可以提高底物的转化率，也可以提高主要产物苯甲醛的选择性。尤其是，组成为CoLa0.3Fe1.7O4 的催化剂得到了98.6 %的最高转化率，组成为CoCe0.3Fe1.7O4 的催化剂得到了77.5 %的苯甲醛最高选择性。 3、考察了碱土金属Mg、Ca、Sr 和Ba 的掺杂对纳米CoFe2O4 催化环戊烯氧化性能的影响。结果发现，掺杂适量的碱土金属既可以提高底物的转化率，也可以提高环氧环戊烷的选择性。尤其是，组成为Co0.9Ba0.1Fe2O4 的催化剂得到了70.0 %的最高转化率，组成为MgFe2O4 的催化剂得到了72.4 %的环氧环戊烷最高选择性。 4、用溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备了不同负载量的CoFe2O4/SiO2 纳米催化剂，并考察了其催化环己烷氧化的活性。结果发现，负载催化剂比纯的纳米CoFe2O4 活性更高，当担载量为1 %的CoFe2O4/SiO2 作催化剂时，得到了高达23,785 的转化数。同时，负载催化剂具有很好的可重复使用性，担载量为50 %的催化剂CoFe2O4/SiO2 在催化环己烷的氧化中，催化剂重复使用5 次后，活性没有明显降低，选择性基本保持不变。 |
| 公开日期 | 2012-11-08 |
| 源URL | [http://210.77.64.217/handle/362003/1768]  |
| 专题 | 兰州化学物理研究所_OSSO国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 童金辉. 磁性纳米铁酸盐复合氧化物的制备及催化氧化性能研究[D]. 中国科学院研究生院. 2010. |
入库方式： OAI收割
来源：兰州化学物理研究所
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