石墨烯基催化劑的制備及其對苯甲醇氧化性能研究.pdf

1、醇的選擇性氧化是有機(jī)合成中一類非常重要的反應(yīng)，而苯甲醇選擇性氧化生成苯甲醛是這類反應(yīng)中一個(gè)典型代表，因?yàn)楸郊兹┳鳛橹匾脑虾椭虚g體被廣泛地應(yīng)用于藥物、染料、農(nóng)藥和香料等工業(yè)領(lǐng)域。如何通過綠色、經(jīng)濟(jì)、有效的方法將苯甲醇選擇性氧化為苯甲醛是有機(jī)合成領(lǐng)域中的一個(gè)研究熱點(diǎn)。二維層狀結(jié)構(gòu)的石墨烯由于具有比表面積大、導(dǎo)電性好等特點(diǎn)被廣泛地應(yīng)用于催化領(lǐng)域。本研究制備了MnO2/氧化石墨烯（GO）催化劑和Pd/CeO2-氮摻雜石墨烯（NG）催化劑，并

2、考察了其對苯甲醇選擇性氧化的性能。具體研究內(nèi)容如下：
　?。?）MnO2/GO催化劑的制備及其對苯甲醇選擇性氧化性能研究
　　采用簡單的原位生長法制備了MnO2/GO復(fù)合物，利用透射電子顯微鏡（TEM）、X射線粉末衍射（XRD）、傅里葉紅外光譜（FTIR）、X射線光電子能譜（XPS）、N2吸附脫附、電感耦合等離子體-質(zhì)譜（ICP-MS）等表征分析了其形貌、結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成等?？疾炝?MnO2/GO復(fù)合物對苯甲醇選擇性氧化的性能

3、，研究了MnO2/GO質(zhì)量比、催化反應(yīng)時(shí)間和溫度對催化性能的影響以及催化劑的可循環(huán)利用性。結(jié)果表明：當(dāng)MnO2/GO質(zhì)量比為1/10時(shí)，均勻分布且高度分散的超細(xì)MnO2納米顆粒（平均粒徑約為3 nm）成功負(fù)載到GO表面上，MnO2/GO表現(xiàn)出最佳的催化性能。在催化反應(yīng)溫度為383 K、時(shí)間為3 h條件下，苯甲醇轉(zhuǎn)化率和苯甲醛選擇性分別高達(dá)96.8％、100%，TOF值為1.54 h-1。延長反應(yīng)時(shí)間或升高反應(yīng)溫度有利于提高苯甲醇的轉(zhuǎn)化率

4、，但不影響苯甲醛的選擇性。6次循環(huán)以后，MnO2/GO的活性、選擇性無明顯變化。
　　（2）Pd/CeO2-NG催化劑的制備及其對苯甲醇選擇性氧化性能研究
　　通過簡單的兩步法（包括水熱法和浸漬-化學(xué)還原法）合成了 Pd/CeO2-NG復(fù)合材料，采用透射電子顯微鏡（TEM）、X射線粉末衍射（XRD）、傅里葉紅外光譜（FTIR）、X射線光電子能譜（XPS）、掃描電子顯微鏡-能譜（SEM-EDS）、電感耦合等離子體-質(zhì)譜（ICP

5、-MS）、H2程序升溫還原（H2-TPR）、CO化學(xué)吸附等表征分析了其形貌、結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成等。研究了Pd/CeO2-NG對苯甲醇選擇性氧化的性能，探索了CeO2量、催化反應(yīng)溫度和時(shí)間對催化性能的影響以及催化劑的可重復(fù)利用性。結(jié)果表明：CeO2的引入減小了Pd納米顆粒尺寸，提高了其分散性，抑制了Pd氧化物的形成。在無溶劑且以綠色環(huán)保的氧氣作為氧化劑的條件下，Pd/CeO2-NG對苯甲醇氧化表現(xiàn)出極好的催化活性（TOF=110682 h-1