离子液体热合成法合成杂多酸盐催化剂及其催化性能研究

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杂多化合物因其酸性、氧化还原性、热稳定性以及“准液相”或“假液相”行为等,被称作绿色、经济、高效、无腐蚀以及无毒的催化剂,并成为绿色催化领域的研究热点。但是杂多化合物也存在制备过程繁琐、安全性低的问题,因为制备反应中需要逐步加入不同组分的原料,且每一步之后都需使用酸碱试剂调节溶液到特定的pH。因此需要寻找一种简单安全的制备方法。离子液体热合成法是一种新型合成催化剂材料的方法,相比传统水热合成法具有诸多的优势,缩减了制备步骤,制备过程更加精简安全,符合绿色催化的理念。本文选择离子液体热合成法,通过调节制备过程条件,以期获得高效的杂多酸盐催化剂,并以环己醇氧化环己酮为测试反应,获得其催化反应数据。主要研究内容如下:1.磷钨酸铯杂多酸盐催化剂的制备以偏钨酸铵、仲钨酸铵为钨源,磷酸为磷源,碳酸铯为铯源,以不同比例的离子液体(溴代1-正丁基-3-甲基咪唑)与水的混合液为溶剂制备磷偏钨酸铯杂多酸盐与磷仲钨酸铯杂多酸盐,并对这两类杂多酸盐分别进行FT-IR分析、XRD分析、SEM分析与BET分析,确定所制杂多酸盐的结构、形貌与孔径分布。结果表明两类催化剂都为介孔材料,同时成功引入溴代1-正丁基-3-甲基咪唑([bmim]Br)的有机配体[Bmim]+,所得磷偏钨酸铯杂多酸盐呈现片状形貌,磷仲钨酸铯杂多酸盐呈现六棱台形貌。2.磷偏钨酸铯杂多酸盐催化环己醇生成环己酮的研究将所制的磷偏钨酸铯杂多酸盐用于催化氧化环己醇生成环己酮反应,通过研究催化剂种类和用量、温度、n(30%H2O2)/n(环己醇)比、时间对反应的影响,考察此类催化剂的催化性能,探究得到最优条件:CsPW-80催化剂0.2 g、乙腈5ml、n(30%H2O2):n(环己醇)=4、温度70℃、时间5 h,环己醇转化率为72.64%,环己酮的选择性为达99.99%以上。3.磷仲钨酸铯杂多酸盐催化环己醇生成环己酮的研究将所制的磷仲钨酸铯杂多酸盐用于催化氧化环己醇生成环己酮反应,通过研究催化剂种类和用量、温度、n(30%H2O2)/n(环己醇)比、时间对反应的影响,考察此类催化剂的催化性能,探究得到最优条件:CsPW’-80催化剂0.2 g、乙腈5ml、n(30%H2O2):n(环己醇)=4、温度70℃、时间8 h,环己醇转化率达99.99%以上,环己酮的选择性为98.46%。
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