锰氧化物对甲苯液相氧化反应的催化作用研究

论文摘要

烃类氧化在石油化工和精细化工中占有极其重要的地位。据统计,催化过程生产的各类有机化学品中,选择氧化的产品约占25%以上。由于C-H键的键能大,活化困难,所以反应活性低;此外,由于产物比原料更加活泼,很容易发生过度氧化。寻求高效的烃类选择氧化的方法,是一个非常有意义和具有挑战性的难题。论文旨在液相条件下,以分子氧为氧化剂,使用固体催化剂对甲苯氧化反应进行研究。研究开发的铜锰复合氧化物催化剂,得到了较好的催化效果:转化率为17.2%,同时苯甲酸的选择性为63.1%,苯甲醛的选择性为11.7%。论文开发了低温下无模扳剂制备纳米锰氧化物的方法。采用该方法制备的直径为10nm的纳米四氧化三锰具有分散好、颗粒均匀等优点,并且在甲苯的氧化反应中表现出了较高的活性。论文制备了几种锰氧化物并应用于甲苯的氧化反应中,其中四氧化三锰的催化活性高于二氧化锰、氧化锰和三氧化二锰。利用沉淀法制备的四氧化三锰催化剂表现出了非常好的甲苯氧化活性,以分子氧为氧源,160℃反应6小时,转化率为26.9%,苯甲酸选择性为66.2%,苯甲醛选择性为15.4%;在190℃反应三小时,转化率达到了61.2%,苯甲酸选择性为93.4%。论文通过重复反应和对反应前后催化剂的表征,证明开发的锰氧化物催化剂稳定并且可以重复使用。

论文目录

• 摘 要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 现行催化选择氧化方法中存在的问题
• 1.3 甲苯的催化氧化反应的研究意义
• 1.3.1 甲苯氧化产物的用途
• 1.3.2 探索C-H键活化的方法和规律
• 1.3.3 充分利用资源,减轻环境污染
• 1.4 甲苯催化氧化的研究进展
• 1.4.1 甲苯液相催化氧化的研究进展
• 1.4.2 甲苯气相催化氧化的研究进展
• 1.4.3 甲苯电解氧化的研究进展
• 1.5 小结
• 1.6 论文的研究思路
• 参考文献
• 第二章 实验部分
• 2.1 主要原料与试剂
• 2.2 催化剂制备
• 2.2.1 沉淀法制备催化剂
• 2.2.2 纳米材料的制备
• 2.2.3 热分解法制备催化剂
• 2.3 催化剂表征
• 2.3.1 晶相结构分析
• 2.3.2 比表面积测定
• 2.3.3 FTIR光谱
• 2.3.4 透射电镜（TEM）
• 2.4 催化剂的活性评价
• 2.5 产物分析方法的建立
• 2.5.1 分析条件
• 2.5.2 定性分析
• 2.5.3 定量分析
• 2.6 氧化产物分析及计算
• 第三章 活性组分的筛选
• 3.1 引言
• 3.2 催化剂的制备
• 3.3 实验结果和讨论
• 3.3.1 活性组分的筛选
• 3.3.2 钒组分添加量对催化剂活性的影响
• 3.3.3 双金属氧化物的催化活性
• 3.4 结论
• 参考文献
• 第四章 铜锰双金属氧化物对甲苯液相氧化的催化性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 催化剂的制备
• 4.3 铜锰氧化物的催化作用
• 4.3.1 Cu1Mn1-500 的催化作用
• 4.3.2 铜锰比对催化剂催化性能的影响
• 4.3.3 焙烧温度对催化剂催化性能的影响
• 4.3.4 催化剂的不同晶相与催化性能的关系
• 4.4 反应时间的影响
• 4.5 结论
• 参考文献
• 第五章 纳米氧化物催化剂的合成及其催化氧化的性能研究
• 5.1 前言
• 5.2 纳米氧化物的合成和表征
• 5.2.1 纳米氧化物的合成
• 5.2.2 纳米氧化物的表征结果与讨论
• 5.2.3 晶化温度对纳米粒子大小的影响
• 5.2.4 干燥温度对纳米粒子分散的影响
• 5.2.5 纳米材料形成的机理研究
• 5.3 纳米四氧化三锰的催化氧化活性
• 5.3.1 对甲苯氧化的催化活性
• 5.3.2 对乙苯氧化的催化活性
• 5.4 结论
• 参考文献
• 第六章 锰氧化物催化剂对甲苯液相氧化的催化性能研究
• 6.1 引言
• 6.1.1 锰金属的性质
• 6.1.2 锰氧化物的性质
• 6.1.3 锰氧化物作为催化剂的应用
• 6.2 不同锰氧化物的合成和表征
• 6.2.1 二氧化锰的合成和表征
• 6.2.2 氧化锰的合成和表征
• 6.2.3 四氧化三锰的合成和表征
• 6.2.4 三氧化二锰的合成和表征
• 6.3 锰氧化物的活性
• 6.3.1 热分解法制备的锰氧化物的活性
• 6.3.2 碳酸锰还原法制备的锰氧化物的活性
• 6.3.3 沉淀法制备的锰氧化物的活性
• 6.4 催化剂的重复使用
• 6.5 结论
• 参考文献
• 第七章 结论和展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 作者简介及发表文章目录
• 致谢