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苯乙烯环氧化作为精细化工领域的重要反应,其主产物环氧苯乙烷(SO)附加值高且需求量大,成为该领域的研究热点。然而传统的SO制备方法存在环境污染严重、产品分离困难及生产成本过高等问题。针对上述问题,以绿色环保的O2、H2O2和叔丁基过氧化氢(TBHP)为氧化剂,在催化剂的作用下通过苯乙烯环氧化制备SO的工艺逐渐受到人们的广泛关注。目前,贵金属Au和Ag基催化剂在苯乙烯环氧化反应中表现出较高的催化性能,但其资源有限且价格昂贵。近年来,自然储备量丰富且价格低廉的第一过渡系非贵金属催化剂在该反应体系表现出一定的催化活性和SO选择性。然而单一非贵金属催化剂存在活性组分分散度低、易团聚失活以及催化活性和稳定性不佳等问题,因此,基于目标反应的特点和需求,以活性组分多元化为途径,设计合成活性组分高分散的多组分非贵金属协同催化剂对提高SO的产率具有极为重要的意义。LDHs是一类典型的阴离子型层状材料,由于其特殊的结构特点,作为催化剂载体和前驱体或直接作为催化剂已在催化领域得到广泛应用。本论文基于LDHs层板阳离子的可调变、均匀分散及表面酸碱可调等特性,制备系列LDHs基非贵金属催化剂,在苯乙烯环氧化反应体系对催化剂的活性、SO选择性及稳定性进行了系统的评价,并对其构效关系进行了深入研究。采用共沉淀法将具有催化活性的Cu和Mn引入LDHs层板制备系列高分散本体型CuMnMgAl-LDHs-CP催化剂,在以TBHP为氧源的苯乙烯环氧化反应体系中,考察其催化性能,系统研究了催化剂组成和结构对表面酸碱性、活性金属分散度和价态以及活性组分间相互作用的影响,并揭示了其在该反应中构效关系的本质。与沉淀沉积法制备的负载型CuO-MnOx/MgAl-LDHs-DP催化剂相比,CuMnMgAl-LDHs-CP催化剂活性组分分散性高,使活性提高14.0%,且其表面适宜的酸碱性和高含量的Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅲ)物种,促进了 SO的生成,选择性提高25.0%。当Cu/Mn=0.5/0.5时,Cu和Mn间协同催化作用最强,催化剂表观活化能最低(22.5 kJ/mol)。以M2CrAl-LDHs(M2=Cu、Ni、Zn和Co)为前驱体,经高温焙烧得到系列M2CrAl-MMO催化剂,以H2O2为氧源,进行苯乙烯环氧化反应性能评价,与单活性组分MgCrAl-MMO催化剂相比,Cu的引入显著提高了 SO的选择性,使其从66.0%提高至88.4%,但反应活性较低,仅为38.0%。为了进一步提高催化活性,最大化增加活性金属Cr和Cu的比例,制备了二元CuCr-MMO催化剂,其催化活性从38.0%提高至82.0%,且该催化剂的碱性位点可抑制SO的开环,因而具有较高的SO选择性(83.6%),其酸性位点可使MMO催化剂在弱酸性反应体系中稳定存在,SO产率(69.2%)远高于大部分已报道的非贵金属及贵金属基催化剂。