基于金屬改性介孔分子篩的光催化苯乙烯環(huán)氧化研究.pdf

1、介孔分子篩SBA-15由于具有較大比表面積、高度規(guī)整有序的孔道結(jié)構(gòu)、均一且可調(diào)的孔徑大小、較窄的孔徑分布、較厚的孔壁、表面易改性和良好的水熱及熱穩(wěn)定性等優(yōu)良的特點(diǎn),自問世以來就受到了廣泛的關(guān)注,它的問世揭開了分子篩科學(xué)的新紀(jì)元,是良好的催化劑載體,在催化、吸附、分離、環(huán)境及納米材料和藥物輸送等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但純硅分子篩SBA-15的骨架為非晶態(tài),主要由無定形的SiO2組成,其表面呈惰性且缺乏活性中心,骨架沒有缺陷,呈電中性,純

2、硅基分子篩無酸性位,因而其在催化領(lǐng)域的應(yīng)用受到了一定的限制。為了解決這一問題,本論文通過不同的方法將堿、氧化還原中心及活性物種引入到介孔分子篩SBA-15的孔道,設(shè)計(jì)合成了單取代和雙取代的分子篩,以便拓寬其應(yīng)用范圍。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　1. Ln-Ti/APTES-SBA-15(Ln= La、Ce、Sm、Eu)復(fù)合催化劑的制備、表征及光催化應(yīng)用。以 SBA-15為載體,通過后嫁接法,在 N2保護(hù)及非水介質(zhì)中,以3-氨丙基

3、三乙氧基硅烷(APTES)為偶聯(lián)劑對 SBA-15表面進(jìn)行氨基修飾,使介孔材料表面的硅羥基被氨基取代,制備出具有酸堿調(diào)配功能的APTES-SBA-15材料。然后以其為載體,以鈦為主體組分元素,通過添加第二輔助組分鑭系金屬(La、Ce、Sm、Eu)對載體進(jìn)行氧化還原功能的調(diào)變,制備出Ln-Ti/APTES-SBA-15復(fù)合催化劑,利用XRD、FT-IR、UV-vis、SEM和TEM對催化劑進(jìn)行表征。通過改變實(shí)驗(yàn)條件,探討不同反應(yīng)因素(不同

4、金屬負(fù)載量、催化劑用量、H2O2/Styrene摩爾比、反應(yīng)時(shí)間)對光催化苯乙烯環(huán)氧化反應(yīng)的影響,在以 H2O2為氧化劑的苯乙烯環(huán)氧化反應(yīng)中, Eu、Ti雙金屬取代的APTES-SBA-15分子篩表現(xiàn)出很高的催化活性,特別是當(dāng)Eu/Ti=2時(shí),光催化活性達(dá)到最大。
　　2. Au/APTES-SBA-15復(fù)合催化劑的合成、表征及光催化研究。以APTES-SBA-15為載體,氯金酸(HAuCl4)為金源,通過浸漬法將活性組分金載入介

5、孔的孔道,使其與硅烷偶聯(lián)劑之間發(fā)生強(qiáng)的相互作用,制備出活性組分金高度分散且具有高活性和高選擇性的小尺寸金基催化劑。并利用XRD、FT-IR、UV-vis、TEM、SEM和 EDS對其進(jìn)行表征。復(fù)合催化劑2％ Au/APTES-SBA-15的轉(zhuǎn)化率可達(dá)41.03%,氨基對合成小尺寸且高度分散的金基催化劑具有決定性的作用。
　　3. Nb-Ti-SBA-15復(fù)合光催化劑的制備、表征及光催化性能分析。以 SBA-15為載體,鈦酸四正丁酯

6、(TBOT)為鈦源,Nb2O5在草酸溶液中溶解為鈮源,通過浸漬法,將具有氧化還原功能且為主要活性組分的 Ti和作為第二輔助組分的過渡金屬Nb負(fù)載于分子篩的孔道,通過調(diào)節(jié)不同金屬負(fù)載量,尋找最佳的組分含量,進(jìn)而制備出催化效果良好的具有協(xié)同作用的雙金屬負(fù)載型催化劑。在以雙氧水為氧化劑的光催化反應(yīng)中,通過向反應(yīng)體系中加入微量的H+,苯乙烯轉(zhuǎn)化率和苯基環(huán)氧乙烷的選擇性得到了顯著的提高,Nb和Ti的存在可以增加分子篩的酸性位,進(jìn)而影響催化活性,雙