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环己烷氧化反应制备环己醇和环己酮(两者混合物俗称KA油)是工业上的一类重要反应。全球每年生产的环己醇和环己酮,主要用于生产己二酸,再生产尼龙6和尼龙66。环己酮还是生产己内酰胺和己二醇的重要化工中间体,也是主要的有机化工原料和工业溶剂,用于油漆、涂料、医药、农药及橡胶等工业,另外在印刷和塑料的回收方面也有较大用量。由于该反应工艺转化率和选择性较低、三废污染严重以及能耗大,因此该领域一直都是国内外研究的热点和难点。
本论文分别以双氧水和氧气为氧源,以多相催化剂为研究对象,并利用热重/差热综合热分析仪、比表面测试仪和X射线衍射仪进行了表征,研究了催化剂在不同的反应条件下环己烷的选择性氧化反应,为开发工业催化剂提供科学依据。本论文实验结果如下:
(1)对于不同的焦磷酸盐催化剂,其中包含焦磷酸锆、焦磷酸铜和焦磷酸铈,焦磷酸铈在同样的反应条件下对环己烷选择性氧化的结果最好。
(2)对于焦磷酸铈的多相催化体系,双氧水为氧化剂,在合适的反应条件下,丙酮作溶剂,环己烷的转化率为36.6%,环己醇的选择性为51.3%,环己酮的选择性为31.4%。
(3)对于不同金属杂化的AlPO-5催化剂,其中包含Ce/AlPO-5、Cu/AlPO-5、Fe/AlPO-5和V/AlPO-5,Cu/A1PO-5在同样的反应条件下对环己烷选择性氧化的结果最好。
(4)对于Cu/AlPO-5催化剂,最佳Cu的担载量(质量百分比)为1.6%,在合适的反应条件下,环己烷的转化率为8.2%,环己醇的选择性为45.1%,环己酮的选择性为52.9%。