鈦酸鹽納米纖維的形貌控制及其固體堿催化性能研究.pdf

1、高長徑比的鈦酸鹽納米纖維(TiNFs)因具有高比表面積,可作為催化劑載體。尤其是無內(nèi)孔的鈦酸鹽納米纖維結(jié)構(gòu),在熱穩(wěn)定性、機械強度和傳質(zhì)速率方面比鈦酸鹽納米管更具優(yōu)勢。本文探索其作為載體應(yīng)用于固體堿催化反應(yīng)。
　　首先控制合成了無內(nèi)孔的鈦酸鹽納米纖維載體,考察了鈦前驅(qū)體、堿液種類和水熱合成溫度對形成的鈦酸鹽納米纖維形貌和孔徑分布的影響。TEM、SEM、BET&BJH表明得到的TiNF的直徑為70-100nm,長度為幾十微米到幾百微米

2、,長徑比高達1000,比表面積為311 m2/g,孔體積為0.597ml/g。XRD表明TiNF的結(jié)構(gòu)為K2Ti8O17。
　　實驗表明,由無定型凝膠鈦前驅(qū)體得到的TiNF的直徑較寬、長度較短,長徑比為500,比表面積無差別。堿液種類對不同的鈦前驅(qū)體的影響不同:對于P25前驅(qū)體,堿液種類影響TiNF的孔結(jié)構(gòu);對于無定型凝膠前驅(qū)體,堿液種類影響TiNF的形貌和尺寸。預(yù)處理后再低溫水熱反應(yīng),得到的TiNF的孔結(jié)構(gòu)不變,長徑比增大。TG

3、A結(jié)果顯示,合成的鈦酸鹽納米纖維結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,高溫下沒有發(fā)生分解反應(yīng)。400℃焙燒后,鈦酸鹽納米纖維仍保持一維形貌結(jié)構(gòu)、無燒結(jié)、無坍塌出現(xiàn),長度沒有變化。
　　然后,以TiNFs為載體,分別采用摻雜法和浸漬法負載KF,用于催化環(huán)氧丙烷(PO)甲醇化制備丙二醇甲醚(PM)反應(yīng)。摻雜法制備的固體堿催化劑,環(huán)氧丙烷的轉(zhuǎn)化率達99.17％,丙二醇單甲伯醚(PPM)的選擇性達93.38%。浸漬法制備的固體堿催化劑,相對于空白載體表現(xiàn)出了很高的P

4、O轉(zhuǎn)化率和PPM選擇性,分別為97.85%和92.91%。同時發(fā)現(xiàn)洗滌次數(shù)對催化劑的催化效果影響顯著。二氧化碳程序升溫脫附(CO2-TPD)結(jié)果顯示摻雜了活性組分的KF/TiNFs催化劑具有中強堿的性質(zhì),并且負載活性組分后的KF/TiNFs催化劑的總共堿含量是空白載體TiNFs的兩倍多,而前者獨有的中強堿是主要的催化活性中心。催化劑的穩(wěn)定性實驗表明化劑重復(fù)使用前3次,環(huán)氧丙烷的轉(zhuǎn)化率降低較慢,5次之后降至27.94%,選擇性降低到89.