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固载金属卟啉是一种高效仿生催化剂,能够在温和条件下实现对分子氧的催化活化,在催化烷烃氧化反应中显现出良好的性能。本论文通过负载法将四(4-甲氧基苯基)金属卟啉固载到无机载体勃姆石上,制备稳定性高、重复使用性好的非均相催化剂。在无任何外加溶剂和还原剂的条件下,研究它们及其回收后重复催化空气氧化环己烷的性能,并比较它们催化性能的差异,以及初步探索它们的催化反应机理。主要内容如下:
采用负载法制备了勃姆石四(4-甲氧基苯基)铁、锰和钴卟啉,并利用UV-Vis、FTIR、TG、XRD、FESEM等技术对它们进行结构表征。结果表明:勃姆石可能是以物理吸附和化学配位的方式[Al-O-M(金属)]固载四(4-甲氧基苯基)金属卟啉。
在无任何外加溶剂和还原剂的条件下,考察了反应时间、反应温度、反应压强和催化剂量等因素对勃姆石四(4-甲氧基苯基)金属卟啉催化空气氧化环己烷反应的影响,并与相应未固载金属卟啉的催化性能做了比较。以及在最佳实验条件下,考察了三种固载催化剂回收后重复使用催化空气氧化环己烷反应情况,还分别比较了它们在相同实验条件下及各自最佳实验条件下催化性能的差异。实验结果表明:金属卟啉经固载后其催化性能得到了提高,仅含1 mg四(4-甲氧基苯基)金属卟啉的固载催化剂连续重复催化10次后,还保持着最初的催化性能,能获得5％-7.5％的环己烷转化率和85％-92％的醇酮选择性,并且高于相应未固载金属卟啉的催化性能。此外,初步探索了勃姆石四(4-甲氧基苯基)金属卟啉催化空气氧化环己烷反应的机理可能是自由基反应。因此,以我区铝矿资源生产的勃姆石,是一种仿生催化剂良好的载体,能显著增强所研究的金属卟啉的稳定性,并且勃姆石四(4-甲氧基苯基)金属卟啉催化剂比未固载金属卟啉更适合于工业应用。