| 题名 | 离子液体热合成法合成磷酸氧钒催化剂及其催化反应性能研究 |
| 作者 | 王世栋 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 导师 | 赵鹬 |
| 关键词 | VPO催化剂 聚乙二醇 离子液体 环己醇 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 磷酸氧钒（VPO）材料因具有丰富的结构特点,作为一种复合氧化物催化剂,被广泛应用于烷烃类的选择性氧化反应,尤其是C2-C4烷烃的选择性氧化、脱水等反应中。VPO催化剂的合成方法主要有水热法和醇溶剂热法两种方法。传统的水热法以及醇溶剂热法合成的VPO催化剂的比表面积低,在烷烃的选择性氧化反应中催化活性较低。离子液体由于具有蒸汽压低、热稳定性好、以及良好的溶解能力,作为反应溶剂在合成多孔材料以及特殊形貌材料等领域具有很大优越性。本文采用不同比例离子液体和水的混合溶液作为反应溶剂合成了一系列VPO催化剂。将其用于环己醇选择性氧化反应合成环己酮以及环己醇脱水合成环己烯反应中,考察其催化性能。具体研究内容如下:（1）采用不同比例的离子液体和水的混合溶液作为反应溶剂、H3PO3作为还原剂以及部分磷源、H3PO4作为附加磷源、V2O5作为钒源,合成一系列不同比例的VPO催化剂。文中详细地考察了不同比例的离子液体和水的混合溶液作为反应溶剂对VPO催化剂前体以及最终的VPO催化剂形貌的影响。通过扫描电镜可知,采用去离子水作为反应溶剂水热法合成的VPO-W催化剂为大块片状化合物,随着离子液体占比的增大,大块片状的尺寸逐渐缩小,同时形貌向球状颗粒转变。当离子液体占比为80%以及全部由离子液体作为反应溶剂时,合成的VPO催化剂前体呈完全的球状颗粒,此时催化剂的比表面积最高。通过XRD表征得知,随着离子液体占比的增加,VPO催化剂前体由确定的VOHPO4·?H2O晶相向无定型态转变,将合成的VPO催化剂前体在含1.2%的正丁烷的空气混合气中高温焙烧后,均转变为焦磷酸氧钒相以及少量无定型磷酸钒相。以上结果均显示了离子液体在合成VPO催化剂过程中具有极其重要的影响。将离子热法合成的VPO-80催化剂与水热法合成的VPO-W催化剂在低温（70o C）下用于环己醇选择性氧化合成环己酮的反应,VPO-80催化剂上环己酮的收率为57.98%,而VPO-W催化剂上环己酮的收率只有21.41%;在高温（270o C）下用于环己醇脱水合成环己烯的反应,离子热法合成的VPO-80催化剂上环己烯的收率为65.11%,而VPO-W催化剂上环己烯收率为52.08%。（2）在VPO催化剂前体合成过程中加入聚乙二醇对最终VPO催化剂的形貌进行调控。考察聚乙二醇的加入对VPO催化剂的形貌以及比表面积的影响。通过XRD表征表明,该方法合成的催化剂前体VPO-per-G为无定型态。通过扫描电镜可知,焙烧后得到的VPO-G催化剂形貌为团聚到一起的颗粒状混合物,分布较均匀。通过N2吸附-脱附和比表面积的测定可知,相比于不加聚乙二醇合成的VPO-80催化剂,加入聚乙二醇合成的VPO-G催化剂的比表面积明显增大。将该法合成的VPO-G催化剂与不加聚乙二醇离子热法合成的VPO-80催化剂在低温（70oC）下用于环己醇选择性氧化合成环己酮的反应,VPO-G催化剂上环己酮的收率为67.69%,而VPO-80催化剂上环己酮的收率为57.98%。在高温（270o C）下用于环己醇脱水合成环己烯的反应,VPO-G催化剂上环己烯的收率为77.08%,而VPO-80催化剂上环己烯收率为65.11%。（3）系统研究了上述三种不同方法合成的VPO催化剂上环己醇催化反应的催化性能。在低温（70o C）下,VPO催化剂会作为氧化催化剂将环己醇选择性氧化合成环己酮;而在高温（270o C）下VPO催化剂则会作为酸催化剂将环己醇脱水而合成环己烯。文中详细地考察了反应时间、反应温度、原料配比、反应空速等一系列对转化率以及目标产物选择性的影响因素,得到了一定的规律性结果。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 64 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/95264]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王世栋. 离子液体热合成法合成磷酸氧钒催化剂及其催化反应性能研究[D]. 2019. |
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