納米銀基4A分子篩催化劑的制備及催化苯乙烯的環(huán)氧化性能研究.pdf

1、環(huán)氧苯乙烷是精細(xì)有機(jī)合成中重要的中間體，被廣泛應(yīng)用于香料的合成、制藥、精細(xì)化工以及化妝品等領(lǐng)域。苯乙烯環(huán)氧化反應(yīng)制備環(huán)氧乙烷的過程中，催化劑起到重要的作用，用于該反應(yīng)的催化劑種類較多，銀基催化劑是其中一種高效催化劑。隨著納米技術(shù)的發(fā)展，納米催化劑逐漸被應(yīng)用于有機(jī)化工生產(chǎn)中，納米銀基催化劑已被應(yīng)用于環(huán)氧苯乙烷的制備，但納米催化劑中金屬納米粒子易燒結(jié)、團(tuán)聚，使得催化劑活性位點(diǎn)減少，不能得到有效利用。因此，發(fā)展一種制備穩(wěn)定的、高效的納米銀基催

2、化劑的技術(shù)是非常必要的。本文采用4A分子篩為載體，研究了通過浸漬法、一鍋水熱技術(shù)或超臨界二氧化碳技術(shù)制備銀納米粒子/4A分子篩復(fù)合催化劑的工藝條件，并初步探索了復(fù)合催化劑催化苯乙烯環(huán)氧化反應(yīng)的催化性能。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴利用水熱合成技術(shù)制備的4A分子篩為載體，通過浸漬、液相還原制備銀納米粒子/4A分子篩復(fù)合催化劑，對其進(jìn)行了FT-IR、UV-vis、SEM、TEM、BET、XRD和XPS表征，表明該催化劑中4A分子篩呈現(xiàn)

3、較規(guī)整的立方晶體形態(tài)，且結(jié)晶度較好；粒徑較小的銀納米粒子均勻地分布在4A分子篩上，納米銀以面心立方結(jié)構(gòu)的晶型存在，價態(tài)為零價?？疾炝舜呋瘎┑拇呋阅?，兩種方式制備的催化劑對苯乙烯環(huán)氧化反應(yīng)均表現(xiàn)出較好的催化效果，其中由吸附銀離子、水合肼還原制備的復(fù)合催化劑催化效果較好。乙腈為溶劑時，82℃下反應(yīng)苯乙烯轉(zhuǎn)化率為84.9％，環(huán)氧苯乙烷的選擇性為57.7%。⑵將溶劑熱制備4A分子篩與原位還原制備銀納米粒子的方法結(jié)合，采用一鍋水熱法制備銀納米粒

4、子/4A分子篩復(fù)合催化劑，并研究了該催化劑催化苯乙烯環(huán)氧化反應(yīng)的性能。通過SEM、TEM、BET、XRD、UV-vis、FT-IR以及XPS等測試方法的表征，確定一步水熱技術(shù)可制備載有分散性較好的銀納米粒子的4A分子篩，且銀納米粒子是以零價形式存在的面心立方結(jié)構(gòu)晶體。催化實驗研究結(jié)果表明，催化劑用量為0.04 g時，乙腈為溶劑，82℃反應(yīng)48 h，苯乙烯的轉(zhuǎn)化率可達(dá)到80.8%，環(huán)氧苯乙烷的選擇性高達(dá)89.2%，且催化劑展現(xiàn)出較好的循環(huán)

5、使用性能。⑶在傳統(tǒng)浸漬法制備銀/4A分子篩復(fù)合催化劑制備基礎(chǔ)上，利用超臨界二氧化碳技術(shù)制備了銀基4A分子篩復(fù)合催化劑，并研究了該催化劑催化苯乙烯環(huán)氧化反應(yīng)的催化性能。采用兩種方式制備了復(fù)合催化劑：第一種方法是將4A分子篩與制備的銀納米溶膠進(jìn)行混合，經(jīng)超臨界二氧化碳萃取，獲得4A分子篩載銀復(fù)合材料，450℃煅燒除去銀溶膠的保護(hù)劑（PVP），即得到載銀4A分子篩復(fù)合催化劑。第二種方法是利用超臨界二氧化碳技術(shù)將銀離子負(fù)載到4A分子篩上，經(jīng)高壓

6、加氫得到銀納米粒子/4A分子篩復(fù)合催化劑。通過SEM、TEM、BET、XRD以及XPS等測試手段對兩種方法制備的催化劑進(jìn)行了表征，確定了兩種方法均能制備出形態(tài)較好的復(fù)合催化劑。研究了兩種復(fù)合催化劑催化苯乙烯環(huán)氧化反應(yīng)的活性，結(jié)果表明，兩種催化劑均展示出優(yōu)異的催化性能，尤其是第二種方法制備的催化劑，催化劑用量為0.05 g時，乙腈為溶劑，82℃反應(yīng)26 h，苯乙烯的轉(zhuǎn)化率可達(dá)到97.8%，環(huán)氧苯乙烷的選擇性高達(dá)90.4%。與前兩章制備的催