静电纺丝法制备复合氧化物固体酸及其在异丁烷-丁烯烷基化反应中的应用

摘要

本文通过溶胶-凝胶过程，采用静电纺丝技术，以聚乙烯醇(PVA，Mn=80000)和各种无机盐为前驱物，制备了ZrO2单组分纳米纤维和WO3/ZrO2和MoO3/ZrO2复合组分纳米纤维，为一维无机纳米材料的制备提供了一条崭新的途径。并以此为催化剂研究了异丁烷—丁烯烷基化反应的催化性能，这对于开发与环境友好的新型固体酸催化剂具有重要意义。 以聚乙烯醇(PVA)为前驱体，采用静电纺丝技术合成了WO3/ZrO2和MoO3/ZrO2固体酸催化剂，同时为了对比，还采用了溶胶—凝胶法和浸渍法制备了WO3/ZrO2、MoO3/ZrO2样品。用热差-热重、XRD、IR、N2吸附-脱附、TEM等对样品结构进行了表征。热差-热重和IR结果表明，焙烧后样品中PVA完全氧化分解，剩余的是单纯的复合金属氧化物。XRD测定结果表明，焙烧前样品中有机与无机组分之间存在一定相互作用，均处于无定形状态；焙烧后样品为ZrO2的四方和单斜晶相的混合体，且四方晶相含量占90％以上。N2吸附-脱附测定结果表明，样品比表面和孔体积较以往产品有很大提高；虽然孔径分布不均匀，但大部分在介孔范围(2-50nm)。扫描电镜结果表明，纤维直径大部分处于纳米尺寸，纤维表面光滑，尺寸分布较均一。酸性测定结果表明，样品在焙烧后酸量大大增强，并且高于溶胶—凝胶法和浸渍法制备的样品。 分别以不同方法制备的样品作为催化剂进行异丁烷—丁烯烷基化反应，考察不同样品的活性和稳定性。实验表明，浸渍法制备的样品虽然初活性很高，但稳定性较差。溶胶—凝胶法制备的样品催化活性略高于浸渍法制备的样品，电纺法制备的样品催化活性最高，而且催化剂寿命也更长。另外，在完全相同的实验条件下，由各种固体酸催化剂都能获得类同的产物，但各种产物的收率显著不同。电纺法制备的样品，由于其酸量大和酸强度高，因此裂解产物的收率多，同理，由于更抗失活，进行烷基化反应的能力强，因而TMP的收率高，而使烯烃的收率相应减少。

目录

文摘

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第一章引 言

第二章、WO3/ZrO2固体酸催化剂的制备和结构表征

第三章、WO3/ZrO2固体酸催化剂的酸性测定及在异丁烷-丁烯烷基化反应中的应用

第四章 MoO2/ZrO2固体酸催化剂的制备、结构表征及其在异丁烷/丁烯烷基化反应中的应用

结 论

参考文献

致谢

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