焙烧温度对Cu-MCM-41的结构和催化效能的影响

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摘要：本文采用水热合成法合成含铜介孔分子筛Cu-MCM-41。用X射线粉末衍射（XRD）仪，热重差热分析（TG-DSC）表征了Cu-MCM-41的结构，并考察不同焙烧温度下制备的Cu-MCM-41介孔分子筛选择性催化氧化DMM合成DMC的催化活性。研究结果表明：焙烧温度的升高不利于铜物种的分散，但有利于Cu-O-Si-O活性组分的生成，上述两种因素综合作用下，550℃焙烧时Cu-MCM-41介孔分子筛催化效能最佳。43055

毕业论文关键词:Cu-MCM-41；介孔分子筛；焙烧温度；碳酸二甲酯

Influence of Calcination Temperature on the Structure and Catalytic Properties of Cu-MCM-41

Abstract：In this paper, mesoporous molecular sieve Cu-MCM-41 was synthesized by the hydrothermal synthesis method. The structure of Cu-MCM-41 samples was characterized by X-ray powder diffraction (XRD), thermogravimetric analysis（TG-DSC）and the catalytic activity of Cu-MCM-41 prepared by different calcination temperature in synthesis of dimethyl carbonate(DMC) from selective oxidation dimethoxy methane(DMM) was studied. The research showed that rising calcination temperature was disadvantageous for the dispersion of the copper species. However, it was propitious to the formation of active component Cu-O-Si-O. Considering the above factors, Cu-MCM-41 showed the best catalytic performance when calcination temperature reached 550oC .

Key Word：Cu-MCM-41; Mesoporous Molecular Sieve; Calcination Temperature; Dimethyl Carbonate

摘要 1

引言 1

1 实验部分 2

1.1试剂和仪器 2

1.2 实验过程 3

1.2.1 Cu-MCM-41介孔分子筛的合成 3

1.2.2样品的表征 4

1.2.3 DMM合成DMC的实验 4

1.2.4反应液各组分的分析方法 4

2 结果与讨论 5

2.1.各样品的XRD图谱分析 5

2.2热分解性能结果分析 6

2. 3 催化剂催化活性测定 7

3.结论 8

参考文献 9

致谢 11

焙烧温度对Cu-MCM-41结构及催化效能的影响引言

碳酸二甲酯是一种无色透明，具有芳香气的无腐蚀性油状液体。其分子式为(CH3)2CO3，分子中含有甲基，羰基，甲氧基等基团，因此具有多种反应性能。自1992年被欧洲登记为非毒性化学品以来，其应用和开发研究受到广泛关注。碳酸二甲酯用途广泛*751^文-论;文~网www.751com.cn，一方面它有望在诸多领域，全面替代光气、硫酸二甲酯(DMS)、氯甲烷及氯甲酸甲酯等剧毒或致癌物进行羰基化、甲基化、甲酯化及酯交换等反应生成多种重要化工产品[1]，有望代替有毒的甲基叔丁基醚(MTBE)用作汽油添加剂[2]，可作为锂电池电解液[3]，溶剂、萃取剂等；另一方面它可作为化工原料用于精细化工生产高附加值的产品，在农业、医药、合成材料等方面均有广泛应用[4]，被称为有机合成的新基块[5]。

传统的DMC的合成方法是光气法[6]，以光气和甲醇钠为原料，由于光气高毒，副产物HCl对设备腐蚀性强，故此法已被淘汰。目前普遍采用氧化羰基法[7]，酯交换法[8]，甲醇-尿素法[9]制备DMC,氧化羰基法原料中的CO为有毒气体，易燃易爆，酯交换法反应复杂，副产物多，分离困难，甲醇-尿素法的催化剂昂贵成本高，这些方法都存在均存在不同的问题，因此找到一个新的合成DMC的方法成为当前研究的热点。我们发现DMM与DMC结构相似，将DMM中的亚甲基氧化为羰基即得DMC[10]。原料为DMM和O2，产物为DMC和H2O，该反应原料低毒，原子利用率高，副产物少，绿色环保，具有很大的开发利用价值。前期文献筛选了Cu-MCM-41，Cu-MCM-48，Cu-SBA-15为催化剂，对催化DMM合成DMC的催化性能分析可知，Cu-MCM-41的催化效果最好。自1992年，美国Mobil石油公司合成M41S系列介孔分子筛[11]后，MCM-41介孔分子筛走进了科研人员的视野，该种分子筛具有规则孔道，大的比表面积，可调节的孔径，因此受到广泛关注。由于缺少酸性位点和活性位点，所以它的应用受到限制。目前，科学家通过对MCM-41改性，以改善原有的结构，增加功能性使其有更广泛的应用[12]。对分子筛进行改性可以通过许多方面，从合成条件方面来说改变合成温度、pH值、晶化时间、焙烧条件等[13]，均能达到对其进行改性的目的。目前没有焙烧温度对MCM-41结构及催化效能影响的相关报道，而焙烧温度是影响其催化效能的重要因素，对介孔分子筛催化性能有很大的影响。所以本文采用水热法制备分子筛，在不同温度下焙烧分子筛，探究焙烧温度对Cu-MCM-41介孔分子筛结构及催化效能的影响。