《磁性稀土水滑石的合成及其催化性能研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《磁性稀土水滑石的合成及其催化性能研究（68页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、哈尔滨工程大学 硕士学位论文 磁性稀土水滑石的合成及其催化性能研究 姓名：王慧颖 申请学位级别：硕士 专业：应用化学 指导教师：景晓燕 20040301 哈尔滨工程大学硕士学位论文 捅晏 f 一定组成的双金属复合氧化物( 简称L D O ) 对烷基化等反应具有良好 的催化活性，且通过控制其前体一层状结构双羟基复合金属氧化物( 简称 L D H ) 的晶粒尺寸及分布调变孔隙结构可有效地发挥择形作用。但研究发现， 成型后的L D O 粒子因传质阻力增加导致催化活性降低，同时选择性也受到一 定程度的影响。为了解决目前此领域的问题，我们萌发了将稀土元紊与双羟 基复合金属氧化物组装的构想，以解决催化剂活
2、性降低的问题。y 本文采用化学共沉淀法，借鉴催化领域中稀土元素的研究成果，用稀土 元素铈取代部分的铝离子进入镁铝水滑石的层状结构中，然后将镍铁氧体磁 性基质与上述水滑石进行组装，合成出颗粒大小均匀的磁性镁铝铈水滑石并 对其催化性能进行研究，得出十分有意义的结果。我们通过X R D 、振动样品 磁强计、T G D T A 、I R 等手段对其进行了表征；将其在4 5 0 5 0 0 焙烧形成 的磁性固体碱用于催化苯甲醛与丙二酸二乙酯K n o e v e n a g e l 缩合反应，研究 发现掺加稀土元素后的磁性水滑石具有更好的催化性能。 ( 1 ) 采用共沉淀法制备不同F e ( I I I
3、 ) N i ( I I ) ：F e f I I ) 摩尔比的磁性基质， 应用、T E M 、振动样品磁强计对其进行研究，我们发现不同F e ( i 1 1 ) ：N i ( 【J ) ： F e ( I I ) 摩尔比、p H 值、温度等因素对磁性基质的粒径和磁学性能影响较大， 在不用氮气保护的情况下，F e ( I I ) ：N i ( ) ：F e ( I I I ) 摩尔比为1 ：l 点溶液p H 值 大于1 0 、温度为4 0 。C 、陈化时间为6 0 m i n 的条件下，所制得的磁性基质粒径 最小，磁学性能最好。 ( 2 ) 采用化学共沉淀法制备出磁性纳米稀土水滑石并对其进行了
4、结构、 F T - I R 、热学性能、磁学性能及碱强度分析。磁性镁铝铈水滑石的X R D 、D T A 结果表明，稀土元素铈的加入并没有改变水滑石层状结构的典型特征，而且 在M 9 2 + ( A 1 3 + + C e 3 + ) 摩尔比为3 ，A 1 3 + C e 2 + ( 摩尔比) 为7 ，磁性基质按镁 ( I I ) 铁( I I ) + 镍( I I ) ( 摩尔比) 为5 0 加入，溶液p H 为9 i 0 ，反应温度 7 0 5 ，陈化温度8 0 5 ，陈化时间8h 的条件下，所制得的磁性纳米稀 土水滑石结构最好。磁性分析结果表明，镍的加入使磁性基质的磁性强度有 所提高，进
5、而影响所制备的磁性镁铝铈水滑石的磁饱和强度，其值随磁性基 质含量的增加而线性增加，这一点同磁性镁铝水滑石一致。碱强度分析结果 表明了稀土元素的加入对磁性水滑石的碱强度并无明显影响，碱强度仍然处 哈尔滨工程大学硕士学位论文 于9 3 1 5 0 之间。 ( 3 ) 磁性镁铝铈水滑石在4 5 0 5 0 0 焙烧后用于催化苯甲醛与丙酮羟 醛缩合反应和苯甲醛与丙二酸二乙酯K n o e v e n a g e l 缩合反应。在苯甲醛与丙 二酸二乙酯K n o e v e n a g e l 缩合反应中，新型的稀土水滑石同原来的磁性镁铝 水滑石相比较，铈的引入对反应的最佳条件有所改变：在保持催化剂用量
6、l 2 、v t 9 6 ，反应物配比l 1 2 的同时，反应时间缩短为6 小时，反应温度降为1 2 0 ，而且反应转化率与产物收率都有很大程度的提高( 大约提高了1 0 左右) ， 催化剂反应活性明显得到改善。这一实验结果充分证实了加入稀土元素改善 催化剂性能的可行性，同时镍一铁氧体磁性基质提高了与之组装的固体碱的磁 饱和强度，从而提高了产物与催化剂的分离率，因此可以更好的利用磁分离 技术将催化剂与反应体系进行快速分离，进而提高其回收率。y 关键词：稀土元素；镁铝铈水滑石：磁性；固体碱：K n o e v e n a g e l 缩合反应 哈尔滨工程大学硕士学位论文 A B S T R A
7、C T L a y e r e d d o u b l em e t a l o x i d e s r L D O s ) w i t h c e r t a i nc o n s t i t u t eh a v ei d e a l c a t a l y t i ca c t i v i t yt os u c hr e a c t i o na Sa l k a l i z a t i o n ，a n dt h e yc o u l da v a i l a b l yp e r f o r m f u n c t i o no ff o r m a t i o nb yc o n
8、 t r o l l i n gt h eg r a i ns i z eo ft h ep r e c u r s o r s - - L a y e r e d d o u b l eh y d r o t a l c i t e s ( L D H s ) a n db yc h a n g i n gt h e i rc o n s t r u c t i o n a ld i s t r i b u t eo f p o r e s B u tw e f i n dt h a tt h eL D O p a r t i c l e sh a v es o m ed e f e c t
9、 s ，a f t e rf o r m a t i o n ，t h e i r c a t a l y t i ca c t i v i t yd e c r e a s e sw i t ht h ei n c r e a s i n go fm a s st r a n s m i t t i o nr e s i s t a n c e ， a n dt h e i rs e l e c t i v i t yi si n f l u e n c e dt Os o m ed e g r e ea sw e l l W eb o u r g e o nt h e s p e c u
10、l a t i o no fa s s e m b l i n gr a r ee a r t hw i t hL a y e r e dd o u b l eh y d r o t a l c i t e st o s o l v e t h ea b o v e p r o b l e m I nt h i sd i s s e r t a t i o n ，i nv i e wo f t h ei d e ao ft h ea p p l i c a t i o no fr a r ee a r t h c a t a l y s t ， a tf i r s t 、el e tt h
11、er a r ee a r t hC ei n c o r p a r a t ei n t ot h el a y e rl a t t i c eo ft h eM g A I h y d r o t a l c i t e s ，t h e nw ea s s e m b l e d i tw i t hm a g n e t i cs u b s t r a t e so b t a i n i n gn i c k e l ，S O w eg e t m a g n i t i cM g A I C eh y d r o t a l c i t e s o fw h i c ht h
12、 e g r a i n i se v e nT h i s d i s s e r t a t i o nd i s c u s st h ei n f l u e n c eo fr a r ee a r t hC eo ns t r u c t u r ea n dc a t a l y t i c p r o p e r t y o fm a g n i t i e M g - A t - C eh y d r o t a l c i t e sb y t h em e a s u r e m e n to fX K D ， V S M ( V i b r a t i n g s a
13、m p l eM a g n e t o m e t e r ) ，T O - D T A ，I R ，a n dS O o n ，W ea p p l i e d c a l c i t e dp r o d u c t so f m a g n i t i cM g A I C eh y d r o t a l c i t e s ( c a l c i t e da t4 5 0 5 0 0 1i n K n o e v e n a g e lc o n d e n s a t i o no fb e n z a l d e h y d ew i t hd i e t h y lm a
14、l o n a t e ，a n dc o m p a r e d t h er e s u l t sw i t hm a g n i t i c M g A Ih y d r o t a l c i t e s ，t h e n w ef i n dt h e m a g n i t i c M g - A 1 一C eh y d r o t a t c i t e sh a v es o m ea d v a n c ei nc a t a l y t i ep r o p e r t y ( 1 ) W es y n t h e s i z em a g n e t i cs u b
15、s t r a t e sw i t hd i f f e r e n tF e ( I I I ) ：N i ( I I ) ： F e fI I 、m o l a rr a t i o h yt h em e t h o do fc o - p r e c i p i t a t i o n ，R e s e a r c ho nm a g n e t i c s u b s t r a t e s o f X R Da n d V S M s h o w s t h e b i g g e r i n f l u e m c eo f F e ( I I I ) ：N i ( 】I )
16、：F e ( I I ) m o l a rr a t i o ，t e m p e r a t u r e ，a n dp Ht Og r a i ns i z ea n dm a g n e t i c a lp r o p e r t y e s U n d e r t h ec o n d i t i o n o f F e ( I I I ) ：N i ( I I ) ：F e ( I I ) m o l a rr a t i o b e i n g1 ：1 ：4 ，t e m p e r a t u r eo f 4 0 ，p H 1 0 ，m a g n e t i c a lp r o p e r t i e so f m a g n e t i cs u b s t r a c t sa r eo p t i m u m ( 2 ) W es y n t h e s i z em a g n i t i cM g - A I - C eh y d r o t a
