多級孔Fe-ZSM-5分子篩催化N2O氧化苯制苯酚.pdf

1、苯酚是一種重要的有機化工中間體。目前生產(chǎn)苯酚的主要方法是異丙苯法，但是這種合成路線的發(fā)展受到聯(lián)產(chǎn)物丙酮的限制。近年來，苯直接氧化制苯酚(BTOP)的方法引起了研究人員的關注，它具有生產(chǎn)成本小、流程簡單、對環(huán)境污染小等優(yōu)勢。其中以N2O作為氧化劑，F(xiàn)e-ZSM-5為催化劑的BTOP方法被認為是最具有應用前景的工藝過程，在該過程中苯酚選擇性可達100％。
　　在苯制苯酚反應中，由于反應物苯和生成物苯酚在沸石微孔孔道中的擴散受限，導致出

2、現(xiàn)積碳現(xiàn)象，最終造成催化劑失活。本文主要通過在合成沸石分子篩的過程中加入硅烷偶聯(lián)劑，合成出同時具有微孔、介孔的多級孔Fe-ZSM-5催化劑，由于介孔的引入，分子在沸石孔道內(nèi)的擴散距離縮短，緩解了積碳對沸石活性的影響，提高了催化劑的活性和穩(wěn)定性。經(jīng)氨水蒸氣處理后，F(xiàn)e-ZSM-5分子篩的催化性能進一步提高。主要研究內(nèi)容有如下兩點:
　　1)在課題組前期合成多級孔ZSM-5工作的基礎上，采用水熱合成法，以九水合硝酸鐵為鐵源，加入硅烷偶

3、聯(lián)劑GPTMS成功合成出多級孔結(jié)構Fe-ZSM-5沸石分子篩，經(jīng)水蒸氣處理活化后制成催化劑，考察了其在苯制苯酚反應中的催化性能。分別利用XRD、SEM、TEM、N2吸脫附、UV-vis及NH3-TPD等方法對合成的多級孔結(jié)構Fe-ZSM-5進行了表征。結(jié)果表明，在硅烷偶聯(lián)劑GPTMS作用下，多級孔結(jié)構的Fe-ZSM-5沸石中引入了介孔，提高了沸石的傳質(zhì)性能。在N2O氧化苯制苯酚(BTOP)這個受強傳質(zhì)限制的反應中，多級孔結(jié)構Fe-ZSM

4、-5表現(xiàn)出更高的活性和穩(wěn)定性。此外還考察硅鋁比和含鐵量對催化氧化苯制苯酚的影響，硅鋁比越低，分子篩表現(xiàn)出的催化活性越高，在一定的范圍內(nèi)增加鐵含量有利于提高催化性能。
　　2)將合成的多級孔結(jié)構Fe-ZSM-5進行不同濃度氨水蒸氣處理，通過XRD、SEM、N2吸脫附表征看出，與中性水蒸氣處理的分子篩相比，氨水蒸氣對骨架結(jié)構和孔結(jié)構影響很小，NH3-TPD和UV-vis表征顯示氨水蒸氣處理的分子篩保留了更多的中強酸酸中心和活性非骨架鐵