物理化学学报
物理化學學報
물이화학학보
ACTA PHYSICO-CHIMICA SINICA
2013年
3期
597-604
,共8页
林健%蔡钒%张国玉%杨乐夫*%杨金玉%方维平
林健%蔡釩%張國玉%楊樂伕*%楊金玉%方維平
림건%채범%장국옥%양악부*%양금옥%방유평
γ-MnO2%甲苯选择性氧化%形貌控制%氧物种%表面活性剂
γ-MnO2%甲苯選擇性氧化%形貌控製%氧物種%錶麵活性劑
γ-MnO2%갑분선택성양화%형모공제%양물충%표면활성제
γ-MnO2%Selective oxidation of toluene%Morphology tuning%Oxygen species%Surfactant
通过在回流法制备流程中引入CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)、PEG6000(聚乙二醇6000)及P123(聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物)等表面活性剂对γ-MnO2催化剂进行形貌控制,同时采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、N2吸附(BET)、热重分析(TGA)、O2程序升温脱附(O2-TPD)以及H2程序升温还原(H2-TPR)等技术对不同形貌γ-MnO2的结构、氧脱附及还原性能进行表征,并考察了其在常压和无溶剂条件下甲苯选择性氧化反应体系的催化特性.同时,对于陈化时间对形貌的影响作用进行了考察.结果表明:不同形貌的γ-MnO2的氧化还原特征及催化活性存在显著差异,其中在经PEG6000进行修饰的γ-MnO2中含有较多的阴离子空位及混合价态,因此有助于分子氧在表面的活化,具有较高的表面比活性;而经P123进行表面修饰的γ-MnO2成晶结构规整、比表面积大,对甲苯液相直接氧化反应则表现出最佳的质量比活性,甲苯转化率达18.1%,含氧化合物总选择性为87.4%,其中苯甲酸的选择性达到73.2%.
通過在迴流法製備流程中引入CTAB(十六烷基三甲基溴化銨)、PEG6000(聚乙二醇6000)及P123(聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚物)等錶麵活性劑對γ-MnO2催化劑進行形貌控製,同時採用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、N2吸附(BET)、熱重分析(TGA)、O2程序升溫脫附(O2-TPD)以及H2程序升溫還原(H2-TPR)等技術對不同形貌γ-MnO2的結構、氧脫附及還原性能進行錶徵,併攷察瞭其在常壓和無溶劑條件下甲苯選擇性氧化反應體繫的催化特性.同時,對于陳化時間對形貌的影響作用進行瞭攷察.結果錶明:不同形貌的γ-MnO2的氧化還原特徵及催化活性存在顯著差異,其中在經PEG6000進行脩飾的γ-MnO2中含有較多的陰離子空位及混閤價態,因此有助于分子氧在錶麵的活化,具有較高的錶麵比活性;而經P123進行錶麵脩飾的γ-MnO2成晶結構規整、比錶麵積大,對甲苯液相直接氧化反應則錶現齣最佳的質量比活性,甲苯轉化率達18.1%,含氧化閤物總選擇性為87.4%,其中苯甲痠的選擇性達到73.2%.
통과재회류법제비류정중인입CTAB(십륙완기삼갑기추화안)、PEG6000(취을이순6000)급P123(취배양을완-취배양병완-취배양을완삼감단공취물)등표면활성제대γ-MnO2최화제진행형모공제,동시채용X사선연사(XRD)、소묘전경(SEM)、N2흡부(BET)、열중분석(TGA)、O2정서승온탈부(O2-TPD)이급H2정서승온환원(H2-TPR)등기술대불동형모γ-MnO2적결구、양탈부급환원성능진행표정,병고찰료기재상압화무용제조건하갑분선택성양화반응체계적최화특성.동시,대우진화시간대형모적영향작용진행료고찰.결과표명:불동형모적γ-MnO2적양화환원특정급최화활성존재현저차이,기중재경PEG6000진행수식적γ-MnO2중함유교다적음리자공위급혼합개태,인차유조우분자양재표면적활화,구유교고적표면비활성;이경P123진행표면수식적γ-MnO2성정결구규정、비표면적대,대갑분액상직접양화반응칙표현출최가적질량비활성,갑분전화솔체18.1%,함양화합물총선택성위87.4%,기중분갑산적선택성체도73.2%.
Introducing surfactants including hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB), macrogol 6000 (PEG6000), and poly(ethylene glycol)-block-poly(propylene glycol)-block-poly(ethylene glycol) triblock copolymer (P123) into the refluxing aqueous crystal nucleus slurry yielded morphology-tuned microcrystal ineγ-MnO2.γ-MnO2 and the influence of surfactant modification were investigated by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), N2 adsorption (BET), thermogravimetry analysis (TGA), O2 temperature programmed desorption (O2-TPD), and temperature programmed H2 reduction (H2-TPR). Surfactants led to differences inγ-MnO2 morphology, surface area, oxygen desorption behavior and reducibility. The effect of reflux time on catalyst morphology is discussed. The catalytic performance of γ-MnO2 during the solvent-free atmospheric oxidation of toluene was evaluated. PEG6000 modified γ-MnO2 exhibited the highest catalytic activity judging by surface area because of a greater mixed valency and more anion vacancies. The greatest mass specific activity was obtained for P123 modified γ-MnO2 with the largest surface area. Optimized reaction conditions yielded an 18.1% toluene conversion, and 87.4 and 73.2%total selectivity and selectivity for benzoic acid, respectively.