催化劑的表征及其在環氧化反應中的催化活性

胡美秋，袁 紅,2，景艷紅

(1.北方民族大學 化學與化學工程學院，銀川 750021； 2.國家民委化工技術重點實驗室，銀川 750021)

植物油中含有碳碳雙鍵，而該雙鍵相比于碳碳單鍵有很好的反應活性，如對該雙鍵進行環氧化反應，得到的環氧油脂可用于合成潤滑油[11]、制備增塑劑[12]和有機-無機雜化材料[13]。蓖麻油屬于非食用植物油，是優良的工業原料，以蓖麻油為原料合成環氧油脂可緩解對食用植物油的需求壓力。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

蓖麻油,徐州天鴻化工廠；硝酸鋁，中國阿拉丁化工有限公司；過氧化氫(30%)，天津市北聯精細化工有限公司；濃氨水(25%～ 28%)，中國阿拉丁化工有限公司；濃硫酸(98%)，中國九盛業化學試劑有限公司。所用試劑均為分析純。

Nicolet 380紅外光譜儀，Rigaku SmartLab X射線衍射儀，Micromeritics AutochemⅡ2920化學吸附儀，Micromeritics ASAP 2020自動分析儀，旋轉蒸發儀，恒溫水浴鍋。

1.2 實驗方法

1.2.1 催化劑的制備

1.2.2 催化劑的表征

1.2.2.1 FTIR

采用Nicolet 380紅外光譜儀(分辨率為4 cm-1)，在波數500～4 000 cm-1范圍內對催化劑進行FTIR掃描測定。

1.2.2.2 XRD

分子篩晶相結構分析采用Rigaku SmartLab X射線衍射儀測定，Cu靶，Kα輻射源，管電壓40 kV，管電流30 mA，掃描速率5(°)/min。

1.2.2.3 N2-BET

利用Micromeritics ASAP 2020自動分析儀在液氮溫度(77 K)下測定催化劑的比表面積及孔徑。

1.2.2.4 NH3-TPD

采用NH3-TPD進行催化劑的酸性分析，Micromeritics AutochemⅡ2920化學吸附儀進行表征。測定條件：稱取100 mg樣品裝入樣品管，預處理在Ar氛圍中升溫至450℃(10℃/min)，隨后降溫至50℃，再通入10% NH3-He，飽和吸附120 min，接著使用Ar吹掃90 min，最后使用He(30 cm3/min)吹掃，等待基線穩定，以10℃/min的升溫速率從50℃升溫至1 000℃，記錄信號。

1.2.3 催化劑在環氧化反應中的活性分析

2 結果與討論

2.1 FTIR表征(見圖1)

圖1 不同煅燒溫度下的FTIR譜圖

2.2 XRD表征(見圖2)

圖2 不同煅燒溫度下的XRD譜圖

由圖2可見，樣品主要由γ-Al2O3(2θ分別為66.7°、45.7°、39°、37.4°和19.2°)構成[18]。隨著煅燒溫度升高,樣品表現出更清晰和更尖銳的峰值，表明得到的γ-Al2O3晶形更完美。

2.3 N2-BET及NH3-TPD表征

表1 不同煅燒溫度下的脫附溫度、酸量、比表面積和平均孔徑

圖3 不同煅燒溫度下的NH3-TPD譜圖

圖4 反應溫度45℃下不同煅燒溫度的催化效果

圖5 反應溫度55℃下不同煅燒溫度的催化效果

由圖4可知，在反應溫度為45℃時，隨著催化劑煅燒溫度的升高，環氧化蓖麻油的碘值先增大后減小，環氧值先減小后增大再減小，從整體變化趨勢來看，當催化劑的煅燒溫度為500℃時，環氧化蓖麻油的碘值相對較低，環氧值相對較高，環氧化反應進行較完全。由圖5可知，反應溫度為55℃時，隨著催化劑煅燒溫度的升高，環氧化蓖麻油的碘值整體先減小后增大，環氧值先增大后減小，其中600℃煅燒條件下制備的催化劑對催化蓖麻油的環氧化反應效果較好，其酸量達最大值為2.06 mmol/g，環氧化蓖麻油碘值(Ⅰ)較低，為48.4 g/100 g，環氧值最大，為0.551%。

圖催化蓖麻油環氧化反應的重復性實驗

3 結 論