| 题名 | Keggin 型杂多酸（盐）的合成、表征和催化性能研究 |
| 作者 | 王建民 |
| 学位类别 | 理学博士 |
| 答辩日期 | 2007-05-16 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 王晓来 |
| 关键词 | 多金属氧酸盐 醇氧化 醛的羰酯化 苯酚羟化 硅担载的磷钨酸 |
| 学位专业 | 物理化学（含：化学物理） |
| 中文摘要 | 杂多酸是一类人们所熟知的无机化合物，其显著特征是兼有酸性和氧化性，而且可以通过改变构成原子（抗衡离子，杂原子和配位原子），在一定范围内进行调控。作为酸性和氧化还原性的双功能催化剂，以其催化活性高、选择性好、反应条件温和及不腐蚀设备等优点，一直是催化领域研究的热点。本论文的研究工作主要集中在以下几方面： 1. 取代Keggin 型硅钨酸盐催化醇选择氧化研究 合成了一系列取代Keggin杂多酸盐。采用IR、UV-vis和183W NMR等波谱学方法对催化剂进行了表征。 用过氧化氢作氧化剂，取代的Keggin型金属杂多酸作催化剂，在温和的条件下，对醇的选择氧化进行了系统的研究，发现这一方法在催化有效性、操作简单性、价值有效性及绿色方面有了较好的改进。并推测了SiW11Zn可能的反应机理和活性中心。 以杂多酸Na6 [SiW11ZnH2O40]·5H2O 为催化剂，考察了溶剂类型、反应时间和反应温度对催化反应的影响。实验发现，在催化环己醇氧化生成环己酮的氧化反应中，单取代SiW11Zn 和三取代的SiW9Al3 活性最好，最适宜的反应条件是：水作溶剂，反应时间9h，温度为90 ℃，苯甲醇对SiW11Zn 的比率为670﹕1。 和其他的杂多酸催化剂比较，该催化体系并不需要相转移催化剂；这可能是由于锌和铝，都是两性元素，当他们被引进杂多阴离子以后，与其他过渡金属影响杂多阴离子本身的电荷分配，杂多酸化合物的酸碱性，氧化还原性可能有一定的区别的，因而在氧化还原方面便具有与其他取代杂多化合物不同的特性。它们在醇的氧化反应中起着重要的作用。 2. Keggin 型铝钼含氧酸的铁盐催化醇空气氧化反应的研究 第一次合成了一个新的杂多酸化合物, 采用IR 和UV-vis 等波谱学方法对催化剂进行了初步表征，证明其具有Keggin 结构。溶解性测定它是一个既不溶于水又不溶于有机溶剂的一个杂多化合物催化剂。 并将其首次用于醇的氧气选择氧化过程,获得了很好的催化效果。结果表明该催化剂是绿色、选择性好的、有效的分子氧氧化醇的催化剂。在以空气为氧化剂且较温和的反应条件下，既不需要任何还原剂也不需要纯的氧气，就可以氧化醇生成相应的羰基化合物；且对醇的空气氧化反应有很好的普适性。该体系的最大特点是：催化剂和产品容易分离和催化剂能够重复使用。 3.介孔硅担载Keggin 型磷钨杂多酸催化醛缩羰酯化反应研究 由于缩羰酯在中性和碱性的条件下有很好的稳定性，缩羰基的合成被用来作为保护羰基的最有用的方法之一。用溶胶-凝胶方法原位合成了SiPW-8（磷钨酸被装进介孔硅），并用XRD、红外光谱、31P NMR 和紫外对合成的催化剂进行了初步的表征，表征结果表明SiPW-8 是有序的六面体、介孔硅结构。 在无溶剂条件下，SiPW-8 催化醋酸酐与醛发生缩羰酯反应，考察了催化剂对不同醛反应的催化效果以及该催化剂和其他催化剂的竞争反应。研究发现这个反应体系具有环境影响低、产率高、选择性高、反应时间短、催化剂和产品易分离和重复活性好等优点。 4. 吡啶-Keggin 型硅钨多金属氧酸盐催化酚羟化反应研究 合成了一系列pyridine-H4XM12•12H2O 的复合化合物，并且采用IR 和UV-vis 等波谱学方法表征了新鲜催化剂及反应结束后催化剂的谱图变化情况，研究了用合成的杂多酸化合物作催化剂，用过氧化氢水溶液为氧化剂，催化苯酚合成二苯酚反应中的催化活性，系统考察了催化剂的类型、催化剂用量、反应温度和反应时间等因素对反应的影响。得到了如下的几点结论： （ 1 ） 以过氧化氢为氧化剂， 以H2O 为溶剂， Keggin 型杂多酸盐pyridine-H4SiW12•12H2O 对苯酚液相选择氧化制苯二酚反应的催化活性较好； （2）以过氧化氢作氧化剂，以H2O 为溶剂，吡啶、PW12、PMo、SiMo 单独或他们的复合物对苯酚液相选择氧化制苯二酚反应均没有良好的催化活性。 （3）pyridine-H4SiW12•12H2O 是一可循环使用的苯酚选择氧化制苯二酚的高效环境友好催化剂体系； （4）适宜的反应条件为，催化剂用量22.5mmol， H2O222.5mmol，反应温度70 ℃，反应时间150min。 |
| 学科主题 | 均相催化 |
| 公开日期 | 2013-05-27 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://210.77.64.217/handle/362003/3104]  |
| 专题 | 兰州化学物理研究所_OSSO国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王建民. Keggin 型杂多酸（盐）的合成、表征和催化性能研究[D]. 中国科学院研究生院. 2007. |
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