本文選題：多金屬氧酸鹽 + 水滑石　； 參考：《北京化工大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：隨著社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步,人類對(duì)化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程的綠色化要求越來(lái)越高。因此通過(guò)開發(fā)新的工藝、合成新的產(chǎn)品,高效生產(chǎn)的同時(shí)兼顧節(jié)能、環(huán)保等因素,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境、社會(huì)和諧發(fā)展的目標(biāo)的需求越來(lái)越強(qiáng)烈。由于單純的多金屬氧酸鹽結(jié)晶度高和晶體尺寸小的原因,在使用過(guò)程中一直存在著易團(tuán)聚、可加工性差、難以回收利用等缺點(diǎn),所以需要借助相應(yīng)的載體,采用多種固載方法實(shí)現(xiàn)多酸分子在載體上的高度分散、均勻分散和穩(wěn)定分散,以提高相應(yīng)的多酸基非均相催化材料的催化活性、選擇性和回收利用性。多酸基非均相催化材料的制備一方面可以節(jié)約價(jià)格較貴重的多金屬氧酸鹽的用量；另一方面可以提高非均相催化材料的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性有利于在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。同時(shí)為了滿足保護(hù)環(huán)境資源與人類健康的需求,本文將得到的多酸基非均相催化材料應(yīng)用于油品脫硫和染料廢水的降解研究中,探索與考察不同的實(shí)驗(yàn)條件(溫度,氧化劑用量,催化劑用量等因素)對(duì)反應(yīng)效果的影響,并進(jìn)一步研究與討論反應(yīng)機(jī)理。本論文圍繞著多金屬氧酸鹽在催化氧化領(lǐng)域的優(yōu)良性能,采用多種方法制備了多酸基非均相催化材料。1.改性介孔硅材料固載多酸催化材料的制備與深度脫硫研究：(1)通過(guò)氨基修飾介孔硅材料表面,并進(jìn)一步借助其表面的靜電作用力對(duì)Na7H2LaW10O36·32H2O(LaW10)進(jìn)行固載,制備得到了新型非均相催化劑SiO2/NH3+/LaW10。該催化材料經(jīng)過(guò)了ICP-AES, FT-IR, BET, UV-vis, MAS-NMR和HR-TEM等多種手段的表征。研究表明LaW10納米粒子高度分散于介孔硅材料表面,并且該非均相催化劑(SiO2/NH3+/LaW10)顯示了很高的脫硫效率,在35mmin內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)深度脫硫,進(jìn)一步研究表明,該催化材料還可以在溫和條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)低含硫量模擬油(含硫濃度低至100ppm)以及擴(kuò)大體積模擬油(體積擴(kuò)大至1000 mL)的高效深度脫硫。同時(shí)該催化材料可以被回收重復(fù)利用至少十次而沒(méi)有任何催化效率的降低。(2)多酸簇Na7H2LaW10O36·32H2O(簡(jiǎn)寫為L(zhǎng)aW1o)被固載到了二氫咪唑基離子液體修飾過(guò)的介孔硅材料表面,形成一種新型非均相催化材料LaW10/IL-SiO2,并研究了該非均相催化材料的催化氧化脫硫過(guò)程。通過(guò)將離子液體直接修飾到載體表面,可以省去外加離子液體的步驟。與其它的萃取催化氧化脫硫體系相比,LaW10/IL-SiO2具有如下的優(yōu)點(diǎn)：1、此非均相催化材料可以在25分鐘、30分鐘和25分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)DBT, BT和4,6-DMDBT的高效深度脫硫。2、DBT的深度脫硫過(guò)程遵循零級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理。3、催化劑在重復(fù)利用過(guò)程中不需要額外添加離子液體。4、該非均相催化材料可以通過(guò)離心的方法簡(jiǎn)單回收,回收十次后催化效果沒(méi)有降低。2.Tris修飾的多酸插層水滑石及其應(yīng)用研究：(1) 首次報(bào)道利用具有三支撐結(jié)構(gòu)的三(羥基甲基)氨基甲烷(Tris)對(duì)水滑石的層板進(jìn)行修飾,制備到得的新型Tris-LDH-CO3可以在空氣條件下(無(wú)需除去C02和N2保護(hù))借助離子交換的方法將[PW12O40]3陰離子插層進(jìn)入層板內(nèi),得到了新型的多酸插層水滑石Tris-LDH-PW12,克服了多酸插層水滑石極大受限于多酸分子的幾何構(gòu)型,電荷數(shù)和多酸尺寸的難題。理論計(jì)算顯示經(jīng)過(guò)Tris修飾后水滑石層板的晶格能降低且柔性增強(qiáng),表明Tris修飾后的水滑石層板有利于多酸陰離子的插層成功。進(jìn)一步將Tris-LDH-PW12應(yīng)用于硫化物的氧化反應(yīng)中在溫和條件下即可實(shí)現(xiàn)很高的催化效率以及很好的催化選擇性。Tris-LDH-PW12可以被便捷的分離回收重復(fù)與利用10次而沒(méi)有明顯的活性降低,為制備多酸插層水滑石先進(jìn)功能材料打開了一條全新的路徑。(2)為了利用二維層狀材料插層技術(shù)開發(fā)制備具有特定功能的復(fù)合材料,本文借助一種新型的、便捷的“一鍋”離子交換法將不同結(jié)構(gòu)的經(jīng)典多酸Na3[PW12040]·15H2O (Na3PW12),K6[P2W18O62]·14H2O (K6P2W18)和Na9LaW10O36·32H2O (Na9LaW10)在空氣氛圍下(無(wú)需除去CO2和N2保護(hù))分別插層到Tris修飾層板的水滑石層間得到了系列新型插層納米復(fù)合材料Tris-LDH-PW12, Tris-LDH-P2W18和Tris-LDH-LaW10。將得到的Tris-LDH-POMs應(yīng)用于染料((亞甲基藍(lán)(MB),羅丹明B(RB),結(jié)晶紫(CV))降解的工作當(dāng)中,結(jié)果表明Tris-LDH-PW12的降解效果要明顯好于Tris-LDH-P2W18和Tris-LDH-LaW10。當(dāng)Tris-LDH-PW12應(yīng)用于混合染料的降解中時(shí),降解速率遵循CVMBRB的順序,這個(gè)順序也許直接與Tris-LDH-PW12層間的空間有關(guān)。Tris-LDH-PW12可以被重復(fù)利用在染料降解中至少十個(gè)循環(huán)而沒(méi)有活性降低,同時(shí)結(jié)構(gòu)保持完整且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。
[Abstract]:With the development of society and the progress of science and technology , the green requirement of human to the process of chemical production is more and more high .
A novel heterogeneous catalytic material LaW10 / IL - SiO2 was prepared by means of ICP - AES , FT - IR , BET , UV - vis , MAS - NMR and HR - TEM . Tris - LDH - PW12 , Tris - LDH - P2W18 and Tris - LDH - LaW10 ( Tris - LDH - PW12 ) , Tris - LDH - PW12 , Tris - LDH - P2W18 and Tris - LDH - LaW10 were prepared by using a novel and convenient " one - pot " ion exchange method . The results showed that the degradation rate of Tris - LDH - PW12 was better than that of Tris - LDH - P2W18 and Tris - LDH - LaW10 . When Tris - LDH - PW12 was applied to the degradation of mixed dyes , the degradation rate could be directly related to the space between Tris - LDH - PW12 . Tris - LDH - PW12 could be reused in dye degradation for at least ten cycles without activity reduction , while the structure remained intact and chemically stable .

【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O643.36
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本文編號(hào)：1862714