氯代甲苯的氧化是生产氯代苯甲醛的关键步骤,后者是合成染料,农药和医药的重要中间体。其可以通过几种方法合成,包括氯化水解,电化学氧化,以及过氧化氢氧化,空气或氧气直接氧化等。氯代苯甲醛的工业生产主要通过氯代甲苯的氯化水解法,该方法具有工艺过程复杂,氯化程度难以控制,生产成本高,环境污染严重等缺点。近年来,氯代甲苯直接在氧气作用下液相氧化制备氯代苯甲醛引起了很大的关注,这种方法具有环境友好,反应工艺简单等优点。本文采用固态合成法合成出了(Co,Mn)(Co,Mn)204尖晶石型复合氧化物,并作为催化剂应用于邻氯甲苯液相氧气催化氧化制备邻氯苯甲醛的研究中;同时,合成一种杂原子M-MCM-41负载金属氧化物催化剂,也将其用于邻氯甲苯液相催化氧化制备邻氯苯甲醛的反应中。一、(Co,Mn)(Co,Mn)2O4催化剂的制备、表征及催化性能研究采用固态合成法合成了尖晶石型钴锰复合氧化物催化剂((Co,Mn)(Co,Mn)204。运用XRD、FT-IR、TEM、H2-TPR等方法对催化剂进行了表征。XRD表征结果表明,钴锰复合氧化物催化剂为尖晶石结构,催化剂焙烧温度越高,衍射峰越强,结晶性越好。FT-IR表征结果显示在500-800cm-1之间有2个特征吸收峰为尖晶石结构的特征峰。TEM结果表明,所合成的催化剂为纳米颗粒,并且随着焙烧温度的增加,颗粒越来越大,且发生团聚。H2-TPR显示该复合氧化物催化剂有三种还原位。以(Co,Mn)(Co,Mn)204为催化剂,氧气为氧化剂,KBr为助催化剂,乙酸为溶剂,在高压反应釜中考察了催化剂焙烧温度,反应温度,反应时间,邻氯甲苯与乙酸质量比以及催化剂用量对邻氯甲苯转化率和邻氯苯甲醛选择性的影响。结果表明:Co/Mn摩尔比为1:2,催化剂用量0.72g,为邻氯甲苯质量的0.3%,邻氯甲苯与乙酸质量比为1.5,催化剂焙烧温度500℃,反应时间4h,反应温度120℃时,反应效果最好;反应4h后邻氯甲苯转化率为20%,邻氯苯甲醛的选择性为48%。二、杂原子M-MCM-41负载金属氧化物催化剂的制备、表征及催化性能采用水热晶化法合成了金属原子M(M=Ti,Co,Mn)掺杂的MCM-41介孔分子筛(简称M-MCM-41),以制备好的M-MCM-41分子筛为载体,采用浸渍负载法将活性组分W(W=Co,Mn)负载到载体上,合成一种杂原子M-MCM-41负载金属氧化物催化剂并将其用于邻氯甲苯液相催化氧化制备邻氯苯甲醛的反应中。运用XRD、TEM、BET、SEM和EDS等方法对催化剂进行了表征。结果表明:所合成的M-MCM-41分子筛具有MCM-41 特征结构。其中,小角 XRD 表明,Ti-MCM-41(nSi:nTi=20)比 Co-MCM-41(nSi:nCo=30)和 Mn-MCM-41(nSi:nMn=30)的有序度高。对 Ti-MCM-41 介孔分子筛的掺Ti量进行了研究,发现掺杂量越大,结构越易被破坏。广角XRD表明,M-MCM-41介孔分子筛(M=Ti,Co,Mn)没有出现晶型氧化硅和钛氧化物、钴氧化物、锰氧化物相应的衍射峰,说明掺杂的金属原子可能已经进入了分子筛的骨架。BET结果表明,所合成的分子筛具有较大的比表面积,负载活性组分后,尽管比表面积有所下降,但依然较高。TEM结果表明,分子筛结构清晰且孔道大小均一,活性组分在载体上分散均匀。以杂原子M-MCM-41负载金属氧化物为催化剂,氧气为氧化剂,KBr为助催化剂,乙酸为溶剂,在常压下筛选催化剂,考察反应温度,反应时间,活性组分负载量,催化剂用量,氧气流量,以及加水量对邻氯甲苯转化率和邻氯苯甲醛选择性的影响,并优化反应条件。结果表明:反应温度120℃,反应时间10h,活性组分负载量6mmol/g,催化剂用量0.2g,为邻氯甲苯质量的10%,氧气流量50ml/min,加水量6g,为乙酸质量的30%时,反应效果最好;反应10h后邻氯甲苯转化率80%,醛的选择性为63%。合成的(Co,Mn)(Co,Mn)204催化剂和杂原子M-MCM-41负载金属氧化物催化剂对邻氯甲苯的选择性催化氧化都有较高的活性。M-MCM-41大的比表面积使得金属氧化物得到很好的分散;(Co,Mn)(Co,Mn)204催化剂的制备工艺比较简单,易于实现工业化生产。本论文对于多相催化剂的研究是一次有意义的探索,为工业化生产提供了可靠的参数,为进一步深入氯代甲苯的选择性催化氧化的研究提供借鉴。