Zn∕Fe摩尔比对ZnxFeyO4催化异辛醇生成异辛酸性能的研究.pdf

专业管理
Zn/Fe摩尔比对Zn,Fe,0
催化异辛醇生成异辛酸性能的研究
路程(陕西工业职业技术学院化工与纺织学院,陕西成阳712000
章毅张耀中(西北大学化工学院,陕西西安710069)
摘要:研究不同Zn/Fe摩尔比的Zn.FeO催化剂对异辛醇件下恒温反应4h。反应后的产物含量用CC900气相色谱进行
氧化生成异辛酸性能反应的催化性能的影响。使用XRD,BET检测
对催化剂表征的数据显示:在Zn/Fe摩尔比为1:2时,催化剂的2结果与讨论
尖晶石結枃发育完善,催化性能也最好。当催化剂中Zn的比2.1不同Zn/Fe比的Zn.FeO,催化剂的催化性能
例增大时,会产生Z乙nO晶体;而当Fe的比例增大时会产生
-异辛醇转化率
FeO)晶体,并使催化剂的表面结构产生变化,这都会造成反应
异辛酸收率
异辛酸选择性
60
活性的下降。
关键词:异辛醇;氧化;Zn/Fe比
异辛酸和金属反应生成的异辛酸盐是一种多功能化工产
品,在涂料、塑料、制革、医药、化纤、农药等领域起着重要的作
用“。异辛酸的传统生产工艺采用强酸碱作为催化剂,造成环
境污染。近年来,以氧气或空气为氧化剂的绿色氧化法逐渐受
到重视。前期研究中发现,部分过渡金属元素形成的尖晶石对
050305m5
异辛醇氧化有明显催化作用。
据报道,调整催化剂中两种组分的比例制备的非化学配
0.22.80.4-2606240.82.21212181.41.61.6:1.418:1.2
比的尖晶石催化剂,除了有尖晶石晶相外,还会在晶界上产生
In/ F
析出相,且析出相的衍射峰强度随化学配比的增大而增大。因
图1不同Z/Fe比的催化剂对异辛醇氧化反应的催化性能
ig 1 Catalytic performance on different Zn/Fe ratio catalysts for
此本实验中调整了Zn-Fe,O尖晶石中锌铁两种金属的摩尔比
oxidation of 2-ethylhexanol
制备了一系列催化剂,通过异辛醇氧化反应检验其催化活性
图1为不同锌铁比对ZnFe,O4尖晶石催化剂的催化活性的
1实验部分
影响。从图中可以看到,异辛醇的转化率随着催化剂Zn/Fe比
1.1催化剂的制备
的增大先增大,在x:y=1:2(标准尖晶石)时,异辛醇转化率和异
分别根据规定的几种ZnFe比称取一定量分析纯的2n辛酸收率均达到最大值507%,而在Zm/Fe比较小时,异辛酸收
CNO)6H0和FeNOか9H:0,在混合物中加入对应量摩尔数的率变化不大,在x:y=12时略有增加,达到最大值24.3%。当催
柠檬酸分析纯和去离子水。初步溶解后在60℃-70℃下缓慢化剂ZnFe继续增大时,异辛醇的转化率和异辛酸的收率逐渐
加热搅拌蒸发,以保证反应物质均匀混合,直至溶液变为棕褐下降, Znse,0,催化剂的异辛酸收率仅有14.7%,异辛醇转化
色的枯稠物。将上述物质在一定温度下干燥12h,得到疏松泡率29.9%。
沫状前驱体。最后将上述前驱体置于马弗炉中焙烧,焙烧温2.2不同ZMFe比ZnFe,O催化剂的表征
炉冷却后取出研磨即得ZnFe-O.催化剂
2.2.1XRD分析
1.2实验仪器
图2是三种不同锌铁比的ZnFe-0-催化剂的XRD图谱,三
X射线行射(XRD)分析仪器采用日本理学公司的Dmax-种催化剂在20=1819,2098、35.1、,427、5562.都观察到
2400型转靶式X射线行射仪,选用Cu靶Ka射线为人射光源,入明显的标准 Infec.尖晶石的特征峰,表明三个催化剂样品都
射射线波长为0154m,扫描角度范围为20-70°,扫描速率为有2nFeO.尖晶石的生成。
10min。比表面积和孔结构分析(BET在美国康塔的AUTO
首先观察图中 Lnopfe_s0,催化剂的图线,ZnFe0尖晶石对
SORB-1自动吸附仪上进行,吸附质为N2。
应的特征峰峰高较低,衍射强度比较差,说明 Znozfez80催化剂
1.3催化剂性能评价
中ZnFe_O.尖晶石晶型含量较少。可以观察到在20=24.1°、
异辛醇氧化反应在玻璃三口瓶中进行,一口冷凝回流,一口3319、352、.4949、54.0°、62.3°有FeO晶体的特征衍射峰。这
通氧气,一口测温度。反应物异辛醇初始量s0mL,催化剂加入是因为在Fe比例大的情况下,过量的Fe在焙烧过程中形成了
量为2g。通过油浴加热至指定温度后通入氧气,在磁力搅拌条
42化ェx2015年7月
万方数括
专业管理
Fe2O2晶体,导致催化剂构成中尖晶石的比例减少,FeO比例増下降可能与Zn0与 Znfe, 0-尖晶石形成的二次粒子的表面结构
大。根据相关报道,Fe2O晶体对异辛醇氧化反应具有较好的有关。
催化活性,因此随着ZnFe比例降低催化剂的催化活性并未有3结语
大幅度的降低。
随着ZnFe,0-催化剂Zn/Fe比例逐渐增大,异辛酸收率和异
宰醇转化率先增大后减少,xy=1:2时有最好的催化效果,反应
选择性没有出现规律变化。
Zn,Fe,O-催化剂催化活性和不同Zn/Fe比催化剂的结构形成
密切相关,当催化剂中Fe的比例较大时,导致尖晶石晶体发育不
znFe完善,催化活性小幅度下降;而当Zn的比例较大时,两种2ZnO和
ZnFe_O.尖晶石形成的二次粒子结构可能使催化活性下降。
参考文献:
[王守岭.2-乙基己酸的合成研究进展中国科技信息
005,13(4):73-74.
]路程,赵彬侠,张中等焙烧温度对异辛醇生成异辛酸性
20/°
能的影响J!西安科技大学学报,201,2(31)205-208.
图2不同锌铁比催化剂的XRD谱
3]黄存兵.非化学配比的MgO·nAlO,尖晶石透明陶瓷材料
Fig 2 XRD patterns of catalysts with different Zn/Fe ratio
观察图中 Znusfev20.催化剂的行射谱线, Znfe, 0.尖晶石的的制备及其物性研究?成都,四川大学,200
特征峰的峰高和峰宽相比标准ZFe-O催化剂的特征衍射峰没
判张耀中,赵彬侠,张小里等.Fe203/Si02对异辛醇氣化生
成异辛酸反应的催化性能研究分子催化,2009,23(6):529-
有明显变化,可见ZnFe2O.尖晶石晶体发育良好,Zn含量的增加
533.
对尖晶石结构的形成并未产生明显的影响。同时发现在20=
[5]袁金芳,李健生,王放等.短孔道Cu-Mn/Zr-Ce-SBA-15
31.7、34.4°、36.2°、47.5°、56.6°、62.8°有Zn0晶体的衍射峰。这
催化剂的制备及其催化甲苯燃烧性能卟催化学报,201132(6列
是说明过量的Zn在焙烧过程中形成了Zn0晶体。ZnO对异辛
1069-1075.
醇氧化反应也有一定的催化活性,此时 Zni sfe2O-催化剂活性
上接第41页
发展过程中出现的,也有长期生产积累导致的,其中既有思想量管理得到进一步深化。
指导层面的偏差,也有体制管理机制不完善的影响。鉴于此,3.4与时俱进,创新质量管理方法
化工企业要不断提高全体工作人员对质量管理工作的认识,完
化工企业质量管理也需紧随时代发展步伐,依