锆基MOF为前驱体制备Ni/ZrO2催化苯加氢反应及酸化膨润土催化合成乙基叔丁基醚的研究

• 作 者: 吴丁
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 金属有机骨架化合物 Ni 苯加氢反应 酸化膨润土 醚化反应

金属-有机骨架化合物(Metal-Organic Frameworks，MOFs)是由无机金属离子和有机配体通过自组装形成的，具有一维，二维或三维周期性网络结构的晶体材料，又叫金属有机配位聚合物。它具有大比表面积，高孔隙率，在气体吸附、分子识别、荧光、离子交换、催化等许多方面具有巨大的潜在应用前景。本文分别以具有大比表面积和高热稳定性的锆基MOF材料nano@UiO–66为载体和前驱体，负载金属Ni，得到一系列不同温度焙烧的15%NU催化剂和不同Ni含量的NU-450催化剂，并用无机物制备Ni/ZrO2催化剂。采用XRD，N2吸附-脱附，TPR，TPD及元素分析等表征对催化剂的结构性质进行分析。通过苯加氢反应考察其催化活性。结果表明，Ni含量15%，450oC焙烧的NU催化剂比表面积较大，Ni的分散性高，苯加氢活性最好，且明显优于相同Ni含量的无机物制备的Ni/ZrO2催化剂。另外，膨润土是一种天然含水硅酸盐土状矿物，经酸化修饰后具有较大的比表面积，理想的孔道结构，较好的耐热性和机械稳定性以及较为新颖的酸特性。本文以不同浓度的H2SO4对膨润土进行改性，得到酸化膨润土催化剂x%H2SO4-BN (x=20，25，30，35，40)，通过XRD，BET，FT-IR，Py-IR和NH3-TPD对膨润土的结构和性质进行表征，证明膨润土经酸化后，骨架结构基本没有变化，但是其比表面和孔容有很大的提高，且弱酸位增多。将其用于催化乙醇(EtOH)和叔丁醇(TBA)合成乙基叔丁基醚（ETBE）的醚化反应。结果表明，30%H2SO4-BN催化活性最好，最佳实验条件：催化剂用量为3.5%(催化剂与叔丁醇的质量百分比)，反应温度130oC，原料摩尔比(EtOH: TBA)为2:1。