探析改性vpo用于催化氧化环己烷液相转化的研究

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1、华南理工大学硕士学位论文改性VPO用于催化氧化环己烷液相转化的研究姓名：罗思睿申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：钱宇20040601摘要随着人类利用自然资源逐步深入，在研发新的化学化工过程时，人们越来越重视环境友好的过程和工艺研究，利用绿色化学的方法和规则去改造现有工艺，从源头开发环境友好的工艺过程。国内外在这方面的研究都相当活跃。通常从改变合成路线、改变催化剂及操作条件方面入手，对传统工艺作更新改造，同时也会开发出更多新的环境友好工艺。烃类的氧化在化学工业中占有重要的地位。其中由环己烷氧化生成的环己酮和环己醇是生产己二酸和几内酰胺的重要原料。后两者可用于制造尼龙。但目前环

2、己酮和环己醇的生产工艺较为苛刻，如高温、高压、强酸、腐蚀性氧化剂等，对环境的污染很大。近年来，随着环境保护的要求的提高，使用环境友好的氧化剂如氧气、过氧化氢等代替长期使用的计量氧化剂如金属氧化物等，已引起人们的兴趣。钒磷氧化物(VPO)催化剂作为目前唯一的大规模氧化轻质烷烃的工业过程所用催化剂，一直受到研究者的重视。目前国内外对于VPO催化剂的研究主要集中在制备过程和其气相催化氧化的机理方面。对于VPO催化剂在液相催化氧化反应中的应用和机理很少报道。本文通过在VPO制备中添加与钒的摩尔比为20％Bi、Ce、La的金属盐，获得了改性的VPO催化剂Bi．VPO，Ce．VPO和La．VP

3、O，并将其用作催化剂，使用环境友好的H202氧化剂，在温和条件下，液相催化氧化环己烷。实验结果表明：经过Bi、Ce、La改性后，VPO催化剂的性能有不同程度的提高，特别是Bi改性的VPO催化剂Bi．VPO，在环己烷的液相氧化反应中表现出很高的活性和选择性。在空气气氛，催化剂用量O．019，H202用量3mL，60℃下反应14h，环己烷的转化率达到72％，环己酮选择性53％，环己醇选择性47％。对催化剂进行的XRD、FT-IR、TPR和SEM表征说明，金属助剂的加入使得VPO催化剂的晶相发生变化，v4+增多，v5+减少，催化剂中阳离子钒的还原活化能垒降低，催化剂表面片状晶体簇合成的团

4、块分层增多，物理结构更为精细化。本文通过实验，结合文献，提出了环己烷液相催化氧化的反应机理，认为反应为自由基历程，溶剂乙腈与H202相互作用参与反应。关键词：环己烷；液相氧化；过氧化氢；VPO：反应机理兰壹望三奎堂堡圭堂垡丝茎Withthedevelopmentofutilizationofnaturalresources，muchattentionispaidontheresearchesofdevelopingenvironmentallyfriendlyprocesses；andprinciplesandmethodsofgreenchemistryareusedtoimpr

5、ovethepresentprocesses，thusdevelopingtheenvironmentallyfriendlyonesfromthesource．Manyresearchesarecarriedoutonthisarea，commonlyincludingtheinnovationoftraditionalprocesses，developingnewbenignprocessesbychangingsynthesisroutes，selectingnewcatalysts，andimprovingmanipulationconditions．0xidationof

6、alkanesiSofparticularimportanceinthechemicalindustry．Oxidativeproductsfromcyclohexaneconversion，1．巴，cyclohexanoneandcyclohexanolareimportantrawmaterialsfortheproductionofadipicacidandcaprolactamnecessaryforthemanufactureofnylon．Currentprocessesfortheproductionofthesehighlydesiredoxygenatesinma

7、nycasesinvolvestringentconditions，whichmayincludehightemperaturesandpressures，strongacids，freeradicalsandcorrosiveoxidants．Theseprocessesgenerateenvironmentallyhazardouswaste．Increasedenvironmentalconcernsinrecentyearscallforenvironment