磁性介孔复合氧化物的无模板合成及其吸附、催化性能研究

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本论文以介孔复合氧化物材料为研究对象,通过法,得到了具有磁性的介孔复合氧化物。对所合成的材料进行了吸附、催化等应用方面的研究。此外,还可以将这种材料用作磁性催化剂载体,在其上面负载贵金属或其他物质。   采用简单的法,也就是单相多组分的草酸盐前驱体,再通过可控热分解,制备了高比表面积(最高达301.6 m2 g-1),孔径分布均匀的尖晶石型磁性介孔复合氧化物NiFe2O4。该材料可以用作偶氮染料酸性橙的磁性吸附剂。其中300℃的样品在5分钟内可以吸附大部分的染料(85.5%),其理论最大吸附量为158.6 mg g-1,吸附等温线符合郎缪尔吸附模型。这种吸附剂可以磁性分离,饱和吸附后的材料通过在300℃锻烧除去吸附的染料,实现循环使用。同时还合成了CoFe2O4,MnFe2O4等磁性介孔材料,作为贵金属的替代物,可以用作苯甲醇液相氧化制苯甲醛的磁性催化剂,对该反应有良好的反应活性和选择性,并可以重复使用。   将Pd纳米颗粒负载在磁性介孔载体NiFe2O4上,研究其对铃木和赫克等碳一碳偶联反应的催化活性。使用很少量的催化剂(0.08 mol%),就可以对偶联反应有良好的催化活性。与文献报道的其他磁性Pd基催化剂相比,该介孔催化剂的催化活性明显提高。这是由于载体具有的碱性以及介孔结构造成的Pd的高分散度,通过载体的碱性提高Pd的催化活性,促进氧化加成步骤,对催化反应起协同催化作用。该复合催化剂同样可以磁性分离,重复使用。   采用草酸盐前驱体可控热分解法,合成了不同Mg-Fe原子比的超顺磁性介孔复合氧化物。其中Mg-Fe原子比为2:1,锻烧温度400℃的样品(M2F-400)具有较高的比表面积(173.6 m2 g-1)。所制备的催化材料同时具有介孔结构,磁性,固体碱等特性,是一种多功能催化剂,对克诺文盖尔反应有良好的催化反应活性,在室温下可以迅速催化,磁分离,重复使用。进一步地,将不同量的KF负载到磁性介孔固体碱M2F-400材料上,生成了新的活性物质KMgF3,增强了催化剂的碱性,用于催化酯交换反应。KF/M2F-10,KF/M2F-20和KF/M2F-30三种催化剂都可以迅速催化甘油三丁酸酯与甲醇的酯交换反应。30%负载量的KF/M2F-30碱性最强,可以使反应在10分钟内产率达到96%。这些催化剂可以方便地实现磁性分离,重复使用。
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