磷鎢雜多酸催化膜的制備及催化環(huán)己烯環(huán)氧化的研究.pdf

1、膜分離過程是一項(xiàng)新型的高效分離、濃縮、提純及凈化技術(shù)，其制膜材料的改性及膜分離應(yīng)用一直是膜技術(shù)研究的熱點(diǎn)。催化膜(catalytic membrane)一般是指在反應(yīng)體系中起到分離和催化雙重功能的膜片。而催化膜反應(yīng)器(catalytic membrane reactor)是一個(gè)綜合的系統(tǒng)，它把分離和催化反應(yīng)兩個(gè)過程有機(jī)的結(jié)合在一起。在這個(gè)系統(tǒng)中膜分離單元與催化反應(yīng)單元并非簡單地結(jié)合在一起，而是通過一些方法，讓這兩種分離的單元有機(jī)的結(jié)合在

2、一起并相互作用，從而實(shí)現(xiàn)對分離效率、反應(yīng)物或目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性、目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)率等進(jìn)一步提高的目的，滿足工業(yè)需求。制備高催化活性的催化膜，提高其在反應(yīng)中的催化性能具有十分重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。鑒于此，我們合成了基于聚離子液體/過氧磷鎢酸催化劑和催化膜，對催化劑和催化膜進(jìn)行了紅外表征，并使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP)測定催化劑中活性組分鎢的含量。將催化劑與催化膜應(yīng)用于雙氧水環(huán)己烯催化氧化制備環(huán)氧環(huán)己烷的反應(yīng)中，通過測環(huán)己烯的轉(zhuǎn)化率

3、和環(huán)氧環(huán)己烷的選擇性表征催化劑和催化膜的性能。本論文主要研究工作如下:
　　第一章簡單的介紹了膜分離技術(shù)的發(fā)展歷程和特點(diǎn)，催化膜的分類和催化膜的應(yīng)用領(lǐng)域。其后介紹了本課題的研究內(nèi)容和意義。
　　第二章為制備催化膜我們對PVDF膜片進(jìn)行了一系列的改性實(shí)驗(yàn)。首先用KOH和LiOH溶液對PVDF膜改性，得到PVDF-OH膜片，使PVDF表面有了羥基，提高膜的親水性和抗污能力。其次通過PVDF-OH膜表面的羥基固載引發(fā)劑Br，得到了

4、PVDF-Br膜片。然后利用SI-AGET ATRP法成功的在PVDF-Br膜片上接枝了聚合物P4VP，得到PVDF-P4VP膜片。最后將PVDF-P4VP膜與溴代正辛烷在乙醇溶劑中季胺化反應(yīng)，得到帶有正電荷的PVDF-Q-P4VP膜片。
　　第三章首先合成了3-辛基-1-乙烯基-咪唑溴鹽、3-辛基-1-烯丙基咪唑溴鹽兩種離子鹽。以PVDF膜為基體，在其表面成功的接枝了硅烷偶聯(lián)劑(MPS)，得到PVDF-MPS膜片，然后通過AIB

5、N作為引發(fā)劑利用硅烷偶聯(lián)劑與3-辛基-1-乙烯基咪唑溴鹽聚合，得到棕黃色的MPS-VOIMBr聚合鹽。
　　第四章將PVDF-Q-P4VP膜片浸入過氧磷鎢酸溶液中，反應(yīng)結(jié)束后，處理、干燥得到催化膜。利用MPS-VOIMBr聚合鹽與過氧磷鎢酸溶液通過離子交換，制備出了催化劑。將催化劑與催化膜應(yīng)用于雙氧水環(huán)己烯催化氧化制備環(huán)氧環(huán)己烷的反應(yīng)中，通過測環(huán)己烯的轉(zhuǎn)化率和環(huán)氧環(huán)己烷的選擇性表征催化劑和催化膜的性能。在環(huán)己烯的催化氧化實(shí)驗(yàn)中，采

6、用兩種不同的實(shí)驗(yàn)裝置分別用MPS-VOIM-GHPW和催化膜催化反應(yīng)時(shí)，測定了環(huán)己烯的轉(zhuǎn)化率和環(huán)氧環(huán)己烷的選擇性。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在均相體系中MPS-VOIM-GHPW和催化膜催化環(huán)己烯環(huán)氧化實(shí)驗(yàn)中，環(huán)己烯的轉(zhuǎn)化率先增加然后保持基本不變，轉(zhuǎn)化率變化趨勢是相同的，但在MPS-VOIM-GHPW條件下，3h時(shí)環(huán)己烯的轉(zhuǎn)化率達(dá)到87％且以后基本不變，而在催化膜條件下，7h后轉(zhuǎn)化率基本不變，轉(zhuǎn)化率為21％，可以看出MPS-VOIM-GHPW的催化效率