負載型納米金催化劑上環(huán)己烷氧化研究.pdf

1、現有的環(huán)己烷氧化制環(huán)己酮(醇)生產工藝，存在轉化率低、選擇性差、能耗高以及污染環(huán)境的缺點，研究和開發(fā)高效、環(huán)境友好的環(huán)己烷催化氧化工藝具有重要的理論意義和實用價值。本文嘗試采用普通氧化物負載的納米金催化劑用于以氧氣為氧化劑的環(huán)己烷選擇性氧化反應。以氧化鋁和硅膠作為載體材料，通過表面改性技術對負載型納米金催化劑進行表面修飾，制備出一系列的負載型納米金催化劑。采用ICP-AES、TEM、XRD 和BET等測試技術對催化劑進行表征，考察了催化

2、劑制備條件和氧化反應條件對環(huán)己烷氧化制環(huán)己酮(醇)反應性能的影響。得到以下主要結果： 采用直接陰離子交換法制備氧化鋁和鈰、鋯改性氧化鋁負載的金催化劑，操作簡便靈活，重復性好，通過調節(jié)金負載量和洗滌方法，金顆粒尺寸可以控制在6 nm以下。 Au/Al2O3催化劑在130℃條件下仍然能夠引發(fā)反應，顯示出良好的低溫催化活性，同時具有顯著的納米尺度效應，金顆粒在2～6 nm范圍內具有很高的催化活性；在150℃、1.5 MPa下反

3、應3 h，金含量為0.19％的Au/Al2O3催化劑上得到12.6％的環(huán)己烷轉化率和84.7％的環(huán)己酮和環(huán)己醇選擇性，金催化劑的TOF值達到16136h-1。金組分與載體產生強的相互作用，催化劑穩(wěn)定性較高。 提出了一種表面溶膠凝膠后改性方法，該方法能夠精細調節(jié)Au/SiO2-Al2O3催化劑的表面組成和表面酸性，催化劑穩(wěn)定性和催化性能均明顯改善。 鋯改性對Au/Al2O3催化劑具有結構修飾和輔助催化作用。鋯、鈰改性對Au

4、/Al2O3催化劑具有協(xié)同催化作用。不同鈰鋯比改性得到的金催化劑性能差別較大，當鈰鋯摩爾比為1：1時，金含量為0.61％的Au/CeO2-ZrO2/Al2O3催化劑在150℃、1.5 MPa下反應3 h，環(huán)己烷轉化率為14.7％時，環(huán)己酮和環(huán)己醇選擇性仍然達到90％。 TiO2表面改性硅膠所負載的金催化劑Au/TiO2/SiO2催化劑具有高活性。Au和TiO2含量分別為0.05％和0.26％的Au/TiO2/SiO2催化劑在15