化學(xué)氣相沉積制備負載型氧化鐵、氧化銅催化劑及其苯酚羥基化性能.pdf

1、鄰苯二酚、對苯二酚以及對苯醌是重要的化工中間體，在醫(yī)藥、農(nóng)藥和精細化學(xué)品等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由于經(jīng)濟、環(huán)保等方面的約束，傳統(tǒng)的制備方法逐步被淘汰，而苯酚羥基化法成為目前制備苯二酚及對苯醌的主要方法，因此研發(fā)高效的苯酚羥基化催化劑對苯二酚及對苯醌的制備具有重要意義。本論文采用化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)分別制備了不同擔(dān)載量的α-Fe2O3/SiO2、單斜相CuO/SiO2以及立方相CuO/Al2O3系列催化劑，同時通過傳統(tǒng)等體積浸漬法制備

2、出對應(yīng)擔(dān)載量的參比催化劑，對三個系列催化劑的理化性質(zhì)進行了表征，并以苯酚羥基化制備苯二酚及對苯醌作為催化劑活性評價反應(yīng)。
　　一、α-Fe2O3/SiO2催化劑的合成、表征及活性評價
　　研究以二茂鐵(Fe(C5H5)2)為前驅(qū)體、氣相SiO2為載體，通過化學(xué)氣相沉積制備了不同擔(dān)載量的α-Fe2O3/SiO2催化劑，同時以傳統(tǒng)的等體積浸漬法制備出相同擔(dān)載量的α-Fe2O3/SiO2催化劑作為參比催化劑。采用AAS、XRD、S

3、EM、TEM、H2-TPR、 FT-IR和低溫氮吸附等分析技術(shù)對樣品的理化性質(zhì)進行了表征。以苯酚羥基化反應(yīng)對兩個系列催化劑進行了活性評價，并探索了苯酚羥基化制備苯二酚及對苯醌的最佳反應(yīng)條件。結(jié)果表明，CVD法制備的α-Fe2O3/SiO2催化劑的α-Fe2O3納米顆粒呈高度分散態(tài)，樣品的紅外光譜表明活性組分與載體間存在強相互作用，通過CVD法制備的α-Fe2O3/SiO2催化劑其苯酚羥基化催化活性高于浸漬法。在最佳反應(yīng)條件下，苯酚的轉(zhuǎn)化

4、率為45.5％，苯二酚的總選擇性為58.9％。
　　二、單斜相CuO/SiO2催化劑的合成、表征及活性評價
　　研究以乙酰丙酮銅(Cu(acac)2)為前驅(qū)體、氣相SiO2為載體，通過化學(xué)氣相沉積制備了不同擔(dān)載量的單斜相CuO/SiO2催化劑，以傳統(tǒng)等體積浸漬法制備的相同擔(dān)載量的CuO/SiO2催化劑作為參比催化劑。采用AAS、XRD、TEM、FT-IR、XPS、H2-TPR、NH3-TPD、低溫氮吸附等分析技術(shù)對樣品的理化

5、性質(zhì)進行了表征。以苯酚羥基化反應(yīng)對兩個系列催化劑進行了活性評價，并探索了苯酚羥基化制備苯二酚及對苯醌的最佳反應(yīng)條件。結(jié)果表明，CVD法制備的單斜相CuO/SiO2催化劑其CuO納米顆粒呈高度分散態(tài)，在活性組分與載體間有強相互作用產(chǎn)生Cu-O-Si鍵，催化劑表面呈弱酸性。通過CVD法制備的單斜相CuO/SiO2催化劑其苯酚羥基化催化活性高于浸漬法，在對反應(yīng)條件優(yōu)化后，苯酚的轉(zhuǎn)化率為42.7％，苯二酚的總選擇性為58.O％，對苯醌的選擇性為

6、1O.3％。
　　三、立方相CuO/γ-Al2O3催化劑的合成、表征及活性評價
　　研究以(Cu(acac)2)為前驅(qū)體、γ-Al2O3為載體，通過化學(xué)氣相沉積制備了不同擔(dān)載量的立方相的CuO/γ-Al2O3催化劑，以傳統(tǒng)等體積浸漬法制備的相同擔(dān)載量的具有單斜相CuO/γ-Al2O3催化劑作為參比催化劑。采用AAS、XRD、TEM、H2-TPR、XPS、FT-IR、低溫氮吸附等分析技術(shù)對樣品的理化性質(zhì)進行了表征。以苯酚羥基化

7、反應(yīng)對兩個系列催化劑進行了活性評價，并探索了苯酚羥基化制備苯二酚及對苯醌的最佳反應(yīng)條件。結(jié)果表明，CVD法制備的CuO/γ-Al2O3催化劑中活性組分CuO為立方相，粒徑約為6nm的CuO顆粒高度分散在γ-Al2O3表面，CVD法制備的具有立方相的CuO/γ-Al2O3催化劑在苯酚羥基化反應(yīng)中具有良好的催化活性。
　　本論文通過化學(xué)氣相沉積法制備的α-Fe2O3/SiO2、單斜相CuO/SiO2以及立方相CuO/γ-Al2O3三個