新型蒙脱土催化材料的制备与应用

蒙脱土催化材料是一种新的用途广泛的新型催化材料。本文分别介绍了无机交联蒙脱土催化剂、蒙脱土负载试剂酸催化剂、蒙脱土中孔异构催化材料等的制备、结构及催化应用研究。     

噻唑-蒙脱土负载催化剂制备1,3-二羟基丙酮

将不同种类的噻唑盐化合物负载于钠基蒙脱土（Na+-MMT）上,制备出一系列噻唑-蒙脱土负载催化剂,将其用于选择性催化甲醛聚糖反应合成1,3-二羟基丙酮。通过FTIR、XRD、SEM对噻唑-蒙脱土催化剂的结构和形态进行了表征。测试了催化剂选择性催化甲醛聚糖反应的活性,考察了反应时间、温度、催化剂种类、催化剂用量等对1,3-二羟基丙酮产率的影响,结果表明：甲醛量30 mmol,噻唑-蒙脱土负载催化剂1.35 g,温度120 ℃,反应时间30 min, 1,3-二羟基丙酮的收率达62.3%。N2和空气氛围对于负载噻唑-蒙脱土催化剂催化甲醛聚糖生成DHA的活性影响不大,催化剂循环使用3次,仍具有良好催化活性。     

改性蒙脱土基催化剂研究进展

蒙脱土是一种硅铝酸盐矿物，作为潜在的优秀催化材料受到研究人员的广泛关注。不同改性方法可为蒙脱土带来不同的优良特性，进而赋予其特定的催化功能。较为常见的改性方法包括离子交换改性、酸改性、柱撑改性和构建多孔异质结构。各类改性蒙脱土不仅可以作为催化剂，也可以作为负载其他活性催化组分的载体。从不同改性方法的角度出发，介绍了改性蒙脱土基催化剂的特点，总结了其研究现状，并对其未来的优化方向进行了展望。     

蒙脱土担载钴配合物催化剂制备及性能研究

制备了系列蒙脱土担载钴(Ⅱ)(Co(Ⅱ))配合物催化剂,并对其结构进行了X射线衍射和透射电镜等表征,初步研究了蒙脱土担载钴(Ⅱ)配合物催化剂对烯烃的催化氧化性能.结果表明:配体进入了蒙脱土的片层间与Co(Ⅱ)配位,形成蒙脱土担载的铜配合物复合催化材料;在催化剂催化H2O2氧化苯乙烯的反应中,对苯甲醛和环氧苯乙烷的选择性高达94.7%,转化率达到38.4%;在环己烯的氧化反应中,对环氧环己烷、环己醇、环己烯醇和环己烯酮的选择性共达到98.5%,转化率达到33.2%.     

蒙脱土负载钨催化剂催化双环戊二烯聚合的研究

研究了WCl6-有机配体络合物负载方法，制备出了蒙脱土／WCl6负载型催化剂，并能有效地引发双环戊二烯聚合，制备出了聚双环戊二烯／蒙脱土纳米复合材料；用XRO、SEM和TEM对负载催化剂和聚合产物进行了表征。结果表明，有机蒙脱土可以作为钨催化剂的良好载体，以此催化剂催化双环戊二烯聚合可得到剥离型纳米复合材料。     

铁镧交联蒙脱土的合成及催化氧化性能

以临安钠基蒙脱土为原料,制备了铁交联和铁镧复合交联蒙脱土催化剂,利用物理吸附(BET)、扫描电镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)对催化剂进行表征,并以铁镧复合交联蒙脱土(Fe/La-PILC)为催化剂,质量分数为30%的过氧化氢水溶液为氧化剂,考察反应时间、催化剂用量和过氧化氢用量对苯甲醇催化氧化制苯甲醛的影响.结果表明:铁镧复合交联蒙脱土形成了比较均一的中孔骨架结构;当苯甲醇与过氧化氢物质的量之比为1:2,Fe/La(200)-PILC(Fe与La物质的量之比为200)质量分数为4%,反应5 h时,苯甲醇转化率和苯甲醛选择性分别为62.1%和86.4%.研究铁镧交联蒙脱土催化剂的催化氧化机理,发现Fe/La-PILC催化氧化苯甲醇的活性氧来自于Fe/La-PILC所吸附的氧.     

蒙脱土结构和性质对催化不饱和脂肪酸二聚化反应的影响

钠基蒙脱土经过一次插层有机改性和二次插层有机改性后制得有机改性蒙脱土,作为催化剂用于催化不饱和脂肪酸二聚化反应制备二聚酸。采用XRD、SEM、TEM、FTIR和TG等检测手段对有机改性后蒙脱土的内层结构和性质进行分析。实验表明改性后蒙脱土层间距由1.48 nm扩大到3.82 nm,而且保持原来的夹心结构不变。蒙脱土的表面形貌和内部结构发生改变,表面变得疏松,内部层间距扩大且插层剂含量增加,分散实验表明二次插层有机改性蒙脱土在不饱和脂肪酸中分散性能优异。相同条件下,二次插层有机改性蒙脱土催化不饱和脂肪酸二聚化反应,二聚酸产率75.33%,是未改性蒙脱土催化制得二聚酸产率的2.14倍,并通过FTIR、¹H NMR和LC-MS证实合成的产物为二聚酸。     

蒙脱土负载噻唑催化合成1,3-二羟基丙酮

将不同种类的噻唑盐化合物负载于钠基蒙脱土(Na~+-MMT)上,制备出一系列蒙脱土负载噻唑催化剂,将其用于选择性催化甲醛聚糖反应合成1,3-二羟基丙酮(DHA)。通过FTIR、XRD、SEM对制备的催化剂结构和形态进行了表征。测试了催化剂选择性催化甲醛聚糖反应的活性,考察了反应时间、温度、催化剂种类、催化剂用量等对DHA收率的影响,结果表明:在不含水的正丁醇甲醛反应液(甲醛量30 mmol),蒙脱土负载噻唑催化剂1.2 mmol[溴己基苯并噻唑盐与Na~+-MMT离子交换容量(CEC)物质的量比为0.8∶1.0],温度120℃,反应时间30 min条件下,DHA收率达62.3%。N2和空气氛围对蒙脱土负载噻唑催化剂催化甲醛聚糖生成DHA的活性影响不大,催化剂循环使用3次,仍具有催化活性。     

蒙脱土结构和性质对催化不饱和脂肪酸二聚化反应的影响

钠基蒙脱土经过一次插层有机改性和二次插层有机改性后制得有机改性蒙脱土,作为催化剂用于催化不饱和脂肪酸二聚化反应制备二聚酸。采用XRD、SEM、TEM、FTIR和TG等检测手段对有机改性后蒙脱土的内层结构和性质进行分析。实验表明改性后蒙脱土层间距由1.48nm扩大到3.82nm,而且保持原来的夹心结构不变。蒙脱土的表面形貌和内部结构发生改变,表面变得疏松,内部层间距扩大且插层剂含量增加,分散实验表明二次插层有机改性蒙脱土在不饱和脂肪酸中分散性能优异。相同条件下,二次插层有机改性蒙脱土催化不饱和脂肪酸二聚化反应,二聚酸产率75.33%,是未改性蒙脱土催化制得二聚酸产率的2.14倍,并通过FTIR、1 H NMR和LC-MS证实合成的产物为二聚酸。     

蒙脱土负载锰卟啉催化氧气对烯烃的环氧化

文章制备了水溶性的四(4-甲基吡啶基)锰卟啉(MnTM4PyP),然后通过浸渍法在水溶液中将锰卟啉负载到蒙脱土上制备了锰卟啉/蒙脱土催化剂(MTM4PyP/MT)。在室温条件下,用此固载型卟啉作为催化剂选择性催化氧气环氧化烯烃到相应的环氧化物。试验结果表明此催化剂可以高活性、高选择性地催化烯烃的环氧化反应,而且可以多次重复使用。     

蒙脱土催化材料的研究进展

综述了蒙脱土催化材料的研究进展，分别对蒙脱土的钠化方法、酸改性方法、柱撑改性方法以及在催化材料方面的应用进行评述，并对蒙脱土新型催化材料的研究发展方向提出了自己的观点。     

蒙脱土负载型固体酸催化剂的烷基化性能与结构研究

以酸化后蒙脱土为载体，采用浸渍蒸发法制备了环境友好的蒙脱土负载znCl2型固体酸催化剂。研究了蒙脱土酸化处理、ZnCl2负载量及活化温度对催化剂烷基化活性的影响，并初步考察了催化剂的稳定性，比较了几种不同酸催化剂的烷基化活性。利用XRD、BET、TG—DTA、吡啶吸附FTIR对催化剂的结构进行了表征和测定；结果表明，蒙脱土酸化处理后形成的孔道有利于负载ZnCl2，ZnCl2与蒙脱土的羟基之间存在着化学键合，经活化后转化成Zn(0H)C1。蒙脱土负载ZnCl2后明显地提高蒙脱土表面的总酸量，催化剂活性与其表面总酸量之间有关，催化剂表面L酸与B酸的共存有利于其烷基化活性的提高。实验条件下，蒙脱土负载ZnCl2型催化剂在苯与氯节的烷基化反应中表现出较高的催化活性，二苯甲烷的收率最高可达83．6％。与其它Lewis酸试剂及酸化蒙脱土相比，蒙脱土负载型催化剂催化活性大有提高。     

蒙脱土结构特性及在聚合物基纳米复合材料中的应用

对蒙脱土的晶层结构、分散性、流变性及表面修饰进行了系统的评述。蒙脱土片层含有Lewis酸点及过渡金属离子可用于烯类单体的催化聚合反应;自从丰田汽车公司使用尼龙 6／粘土纳米复合材料以来,蒙脱土(具有膨润性的粘土)在聚合物基纳米复合材料中的研究和应用正越来越受到世人的关注。对蒙脱土／聚合物纳米复合材料的制备方法及其进展也进行了综述。     

蒙脱石负载铝基固体酸的制备及其催化性能

采用浸渍法制备了蒙脱石负载铝基固体酸(SO_4~(2-)/Al-O-MMT),用FTIR、XRD、TG/DSC、SEM、BET和PyFTIR对其结构进行表征与分析。以乙酸-正丁醇、柠檬酸-正丁醇的酯化反应为探针,研究了焙烧温度、浸渍液浓度对SO_4~(2-)/Al-O-MMT固体酸催化性能的影响,并测定SO_4~(2-)/Al-O-MMT固体酸的重复使用性。结果表明:蒙脱石负载铝基固体酸大大地提高了其催化活性。当焙烧温度为400℃,浸渍液浓度为0.75 mol/L时,SO_4~(2-)/Al-OMMT固体酸表现出最佳的催化活性,其催化合成乙酸正丁酯和柠檬酸三丁酯的酯化率分别可达到99.7%和96.1%。同时,SO_4~(2-)/Al-O-MMT固体酸表现出较好的重复使用稳定性,重复使用6次后,对于上述两个反应的酯化率分别保持在89.0%和84.6%。     

改性交联蒙脱土催化合成乙酸丁酯

对交联蒙脱土酸处理产物进行了X射线衍射、电镜和比表面积分析。当酸化浓度为15%时,d₀₀₁=1.25 nm,比表面积229 m²·g^-1。用合成的酸化交联蒙脱土作催化剂,以正丁醇和冰醋酸直接酯化合成乙酸丁酯,用正交试验方法探索了合成的较佳工艺条件,结果表明,当酸化浓度为15%时,催化活性最高,当n(醇)∶n(酸)=1∶1.3,w(催化剂)=3%,反应时间 2.5 h,醇的酯化率达到98%以上。     

表面活性剂修饰蒙脱石负载杂多酸催化剂的制备及表征

以表面活性剂修饰的蒙脱石为载体,选取不同溶剂,采用浸渍法、回流吸附等方法,将磷钨杂多酸负载于表面活性剂修饰的蒙脱石上。通过IR、XRD、DTA等测试手段对催化剂进行表征,得出磷钨杂多酸在载体表面具有较好的分散性和较强的相互作用。同时以酯化反应为催化模型,考察了催化剂在酯化反应中的催化活性、选择性、稳定性等性能指标,并得出了制备此催化剂的最佳条件。     

Co-Phen-HAA/MMT催化分子氧氧化苯乙烯及其动力学研究

采用离子交换和配位合成方法,通过配位链将配体引入金属蒙脱土层间,制备了Co-Phen-HAA/MMT负载型催化材料,采用IR,XRD、SEM的现代分析测试技术,分析了催化材料的结构,XRD显示蒙脱土层间距增大0.577nm,表明配体进入金属蒙脱土的片层间;在分子氧的氧化作用下,考察了反应温度、时间、溶剂等因素对苯乙烯环氧化反应的影响.实验结果表明,最佳反应温度82℃,反应时间8 h,苯乙烯的转化率为93.9%,反应活化能41.35 kJ/mol.     

蒙脱土负载钴(Ⅱ)-8羟基喹啉的制备及催化性能研究

采用离子交换和配位合成方法,通过配位键将配体引入金属蒙脱土层间,制备了Co(Ⅱ)-8Q/MMT复合催化材料,用IR和XRD分析了催化材料的结构,考察了催化剂催化氧化性能.实验结果表明,层间距增大0.332 nm,表明配体进入金属蒙脱土的片层间;在分子氧的氧化作用下,催化氧化苯乙烯的转化率达到42.3%.     

Surfactant-Treated K10 Montmorillonite: A High-Surface-Area Clay Catalyst

Hydrothermal surfactant treatment was used to transform K10 montmorillonite (M), which is one of the acid activated clays used as a catalyst and/or adsorbent, into a surfactant-treated K10 montmorillonite (SM). The material was characterized by X-ray diffraction, isopropanol probe reaction, N2 adsorption-desorption, pyridine-adsorption-FTIR, and TPR-MS. All the results show that SM is a new type of mesoporous material having high surface area (408 m2/g), high thermal stability, and high catalytic activity for isopropanol conversion.