Підкріплений активованим вугіллям Co1.5PW12O40 як ефективний каталізатор для виробництва 1,2-циклогексан-діолу шляхом окислення циклогексену H2O2 у присутності CO2

ОРИГІНАЛЬНА СТАТТЯ

Повна стаття
Цифри та дані
Список літератури
Цитати
Метрики
Ліцензування
Передруки та дозволи
PDF

АНОТАЦІЯ

ГРАФІЧНИЙ РЕФЕРАТ

Вступ

Експериментальний

Матеріали

Активоване вугілля (активований знебарвлюючий порошок) та CoSO4.7H2O від British Drug Houses Ltd (BDH) Chemicals Ltd, Пул, Англія. Вольфрамат натрію, Na2WO4.2H2O (чистота 98%) та H2O2 (30% у водному розчині) отримували з WINLAB. Циклогексен (> 99,5%) був придбаний у BDH. Усі інші хімічні речовини були аналітичного класу та використовувались як отримано.

Приготування каталізаторів

Co1.5PW12O40

Гетерополікислоту H3PW12O40 готували за відомим способом, описаним у літературі ( 30 ). Сіль Co1.5PW12O40 (зазначається CoPW) готували з гетерополікислоти, замінюючи три протони катіоном кобальту (Co 2+). Як правило, бажану кількість H3PW12O40 розчиняли у воді і необхідну кількість Ba (OH) 2,8H2O (для нейтралізації трьох протонів) додавали повільно до водного розчину гетерополікислоти при перемішуванні. Потім, після додавання необхідної кількості CoSO4.7H2O і утворений BaSO4 видаляли фільтруванням. Отриманий розчин давали постояти протягом декількох днів при 4 ° C для кристалізації солі CoPW.

Іммобілізація Co1.5PW12O40 на активованому вугіллі

Активоване вугілля (АС), що використовується як підкладка, окислюється азотною кислотою, створюючи оксигеновані групи, що дозволяють фіксувати гетерополіаніони CoPW. Процедура полягає в наступному: Масу 0,1 г вуглецю, суспендованого в 100 мл азотної кислоти (65%), нагрівали протягом 5 годин при 80 ° C, а потім охолоджували до кімнатної температури. Потім окислене вугілля кілька разів промивали деіонізованою водою (до досягнення рН 7) і сушили при 100 ° С протягом ночі. Потім приготовлений окислений АС додавали до необхідної кількості підготовленого CoPW, вже розчиненого в ацетоні, при перемішуванні протягом півгодини. Потім температуру підвищували до 60 ° C, щоб видалити надлишок ацетону, і підготовлений каталізатор сушили в печі при 80 ° C. За допомогою цього методу була підготовлена серія каталізаторів CoPW з підтримкою змінного струму з різним завантаженням CoPW. Вони позначаються AC-CoPW-x, де x - відсотковий вага CoPW в каталізаторі AC-CoPW: AC-CoPW-50; AC-CoPW-60; AC-CoPW-67; AC-CoPW-75.

Характеристика каталізаторів

Синтезовані в каталізаторах AC-CoPW характеристики характеризувались FTIR, XRD, полярографією та TGA. Спектри FTIR реєстрували за допомогою інфрачервоного спектрометра SHIMADZU FT-IR NICOLET- 6700 (4000-400 см -1) у вигляді гранул KBr. Рентгенівські рентгенограми проводили на рентгенівському дифрактометрі Ultima IV: Rigaku з використанням випромінювання Cu-Kα. Полярографічні вимірювання проводили за допомогою METROHM 797 VA COPMUTRACE (Версія 1.2), оснащеного трьома електродами. Аналізи проводили з використанням насиченого каломельного електрода (SCE) в якості електрода порівняння та електрода, що падає ртуттю, як робочого електрода. Зразок розчиняли у водній суміші 1 М HCl/діоксану (50/50 об./Об.) З масою 30 мг зразка в 50 мл розчину, тобто концентрацією приблизно 0,05 М. За цих умов [PW12O40] 3- показує оборотні хвилі в діапазоні [-0,15-0,800 В]. Термогравіметрійний аналіз (TGA) проводили на приладі Perkin-Elmer TGA/DSC. Аналіз кондиціонували при постійній швидкості нагрівання 10 ° С/хв і температурі від 25 до 800 ° С на повітрі. Мікрофотографії передавальних електронів реєстрували на польовому емісійному електронному мікроскопі JEOL JEM-2100F (JEOL, Японія) з напругою прискорення 110 кВ.

Каталітичне дигідроксилювання

Експерименти проводились в посудині з нержавіючої сталі з кожухом, обладнаній манометром, манометром для регулювання тиску. Посудина з курткою була підключена до водяної бані циркулятора для регулювання температури. Суміш, що складається з 10 мл циклогексена, 10 мл перекису водню (30% у водному розчині), 5 мл ацетонітрилу (розчинника) і 0,2 г каталізатора, завантажували в посудину. Суміш нагрівали до 70 ° C, потім піддавали тиску до 0,5 МПа. при перемішуванні. Через 4 години реакції суміш охолоджували та аналізували за допомогою газофазного хроматографа (PYE UNICAM), оснащеного полум'яною іонізацією, детектором катарометра та капілярною колоною (HP-PLOT Q довжина 30mID 0,53 мм). Якісний аналіз продуктів періодично проводили за допомогою газової хроматографії-мас-спектрометрії (GC-MS) з використанням газового хроматографа Thermo Trace GC Ultra (AI 3000), оснащеного капілярною колоною TR-5 MS-SQC (30 м x 0,25 мм ід товщина фази 0,25 мкм).

Результати і обговорення

Характеристика каталізаторів

Спектри зразків AC-CoPW-x зображені на рисунку 1. З малюнка видно, що присутні основні чотири характерні смуги структури Кеггіна. Основні характерні смуги структури Кеггіна спостерігаються при 917 см -1 (γas P-Oa), при 970 см -1 (γas W-Od), при 850 см -1 (γas W-Ob-W) і при 767 см -1 (γ як Ш-ОК-З). Отже, цей результат показує, що для всіх зразків твердий CoPW зберігав свою структуру Кеггіна на опорі змінного струму. Цей результат узгоджується з результатом ( 30, 31 ). Присутність ВГВ на поверхні каталізаторів АС-ВПВ було підтверджено в FTIR.