论文部分内容阅读
催化环己烯氧化反应的研究逐渐受到学术界及工业界的关注，其氧化产物广泛应用于石油化工、精细化工和高分子材料等领域。环己烯分子中有一个易被氧化的C=C双键和多个活泼的α-H原子，若氧化反应发生在C=C双键上，则可能生成环己二醇、环氧环己烷、醛或羧酸，若发生在α-H原子上，则可能生成2-环己烯-1-醇、2-环己烯-1-酮或环己烯基过氧化物等附加值较高的下游产品。目前，催化环己烯氧化反应的研究主要以固体酸、有机金属配合物或有机金属盐为催化剂，虽然转化率和选择性得到了较大的改善，但多数的反应需要加入溶剂或相转移剂，并且大部分的反应选用过氧化氢和叔丁基过氧化氢为氧化剂，存在成本较高和环境污染等问题。本课题采用化学镀铜方法分别制备了Co/Cu-ELD、Ti/Cu-ELD、C/Cu-ELD和Al/Cu-ELD复合材料催化剂，在无溶剂条件下以分子氧为氧化剂，研究了催化环己烯氧化性能。主要创新点在于首次制备了金属钴粉/化学镀铜复合材料，并探讨了其结构与催化环己烯氧化性能之间的关系。主要研究工作概括如下：以金属钴粉为基体，次亚磷酸钠为还原剂，利用化学镀铜方法制备不同Cu/Co摩尔比复合材料的催化剂，通过ICP、XRD、BET、SEM等表征手段对催化剂的组成及性质进行分析，在无溶剂条件下，以氧气为氧化剂，比较Co/Cu-ELD催化环己烯氧化的反应活性。对其中催化活性较好的Co/Cu-ELD-5催化剂，采用TEM及XPS表征其组成和性质，考察了反应温度、反应时间和催化剂用量等参数对催化环己烯氧化反应的影响。在反应温度为349K，时间为6h，催化剂用量为11.7mg的实验条件下，环己烯的转化率为46.3%，环氧环己烷、2-环己烯-1-醇、2-环己烯-1-酮、1,2-环己二醇和环己烯基过氧化氢的总选择性可达到89.8%。但是在循环测试中催化剂的活性不稳定，推测可能是因为复合材料中铜与钴的粘合作用较弱所导致。此外以钛粉、铝粉和活性炭为基体，制备了Ti/Cu-ELD、Al/Cu-ELD和C/Cu-ELD催化剂，与Co/Cu-ELD-5的催化活性进行比较。结果表明，Co/Cu-ELD-5催化剂的活性远远高于其它催化剂，可能是钴粉和镀铜粒子之间的协同作用对催化环己烯氧化活性产生了显著的影响。