以TiO2/KIT-6为载体的催化剂制备及其光催化苯甲醇氧化和胺化反应的研究

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由于Au纳米粒子具有表面等离子共振(SPR)效应,可以吸收和利用可见光,常被用作光催化剂,尤其是对催化氧化反应,具有很高的催化活性。本文选用TiO2修饰的KIT-6作为载体,制备出一系列不同Au负载量的催化剂 Au/TiO2/KIT-6,并通过 TEM、XRD、SAXS、UV-visDRS、XPS 和 BET等手段,对催化剂的形貌、结构和价态等性质进行了表征,最后把催化剂应用于苯甲醇选择性氧化为苯甲醛以及苯甲醇和苯胺选择性合成亚胺的反应,考察了该催化剂的光催化活性。本文的研究内容和结果如下:(1)以HAuCl4·3H20为前驱体,用NaBH4还原法制备出Au/TiO2/KIT-6催化剂,经UV-visDRS表征发现,催化剂Au/TiO2/KIT-6在可见区有一个强而宽的吸收峰,TEM结果表明Au纳米粒子的大小均匀,平均粒径为4.03nm,分散性良好,以球形颗粒的形式均匀分布在KIT-6的表面以及孔道内,并通过XPS测试发现,该催化剂中的Au以金属态的形式存在;(2)把催化剂Au/TiO2/KIT-6用于苯甲醇选择性氧化为苯甲醛以及苯甲醇与苯胺选择性合成亚胺的反应,结果表明,当Au负载量为5%时,催化剂的活性最高,同时通过改变溶剂的种类、碱的种类与用量、催化剂的量、反应物的量以及反应气氛等条件对反应进行优化,从而使目标产物的产率达到最大;(3)在最优的反应条件下,分别对醇类衍生物和胺类衍生物进行探究,以确定催化剂的适用范围,接着,探究不同光强与波长对该反应的影响,并且对催化剂的循环使用能力进行测试,最后,根据实验结果,提出苯甲醇与苯胺合成亚胺可能的反应机理;(4)合成双金属催化剂Au-Ru/TiO2/KIT-6,对其进行表征,并用于苯甲醇与苯胺合成亚胺的反应,考察催化剂的光催化活性。
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