氧化石墨烯负载金属氧化物催化双氧水氧化环酮的反应研究

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氧化石墨烯负载金属氧化物催化双氧水氧化环酮的反应,研究反应选择性制备的内酯在日化品、医药、农药等领域有很好的应用前景。本论文以双氧水为氧化剂,研究了氧化石墨烯负载金属氧化物型催化剂催化环酮的活性和选择性,筛选出合适的反应条件,讨论了催化反应机理,为绿色氧化反应奠定了应用基础。通过改性Hummers方法两步制备了氧化石墨烯,并负载纳米Fe3O4颗粒制备形成复合催化剂。通过FT-IR,XRD,SEM,TEM,XPS和VSM等方法表征催化剂的形貌和结构,探究了催化剂催化双氧水的氧化特性,研究发现,在温和的条件下,以2-甲基环己酮为反应底物,Fe3O4@GO催化剂催化双氧水发生氧化反应,2-甲基环己酮的转化率达到89%,产率为84%。同样的反应条件下,催化双氧水氧化其它环酮,催化剂表现出一定的催化活性和选择性。进一步研究通过改性Hummers方法一步制备氧化石墨烯,并通过水热法制备了Ni和V复合氧化物负载在还原氧化石墨烯的复合催化剂,并通过XRD,FT-IR,SEM,TEM和Raman等方法进行表征。研究发现,在催化双氧水反应条件下,催化氧化2-庚基环戊酮转化率为82%,内酯产物的选择性为96%,复合催化剂可以循环利用。提出了Fe3O4@GO和NiV=O@RGO为催化剂催化双氧水氧化环酮的反应机理,研究发现,GO和RGO作为载体,纳米Fe3O4中的三价铁离子活性组分和镍钒双金属活性位点,能与环酮的羰基氧原子发生配位作用,使得羰基碳的正电性增加,有利于过氧化氢进攻羰基碳,进一步中间体通过迁移重排后得到内酯。
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