镁掺杂四氧化三钴催化环己烷氧化初步研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2022-0513

摘要/Abstract

摘要：

以金属有机骨架材料（ZIF-67）为前驱体负载氧化镁（MgO），制备氧化镁/四氧化三钴（MgO/Co₃O₄）并用于环己烷催化氧化。采用X射线衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）、CO₂程序升温脱附（CO₂-TPD）、透射电镜（TEM）等表征技术对MgO/Co₃O₄催化剂进行系统研究。结果表明：低MgO负载量时，MgO与Co₃O₄颗粒均匀分布，两相之间的作用导致部分Mg离子掺杂进Co₃O₄骨架中；在高MgO负载量时，MgO发生严重的团聚，致使其与Co₃O₄的作用减弱。MgO/Co₃O₄-x的催化活性随MgO负载量的增加呈现先增强后减弱的趋势，MgO/Co₃O₄-0.6显示出最佳催化性能，环己烷转化率达到16.5%时，环己醇和环己酮选择性之和为70.0%。引入的MgO有利于产物有机酸和水的吸附，从而显著减缓Co₃O₄表面活性位点的中毒失活。

关键词: 环己烷, 催化氧化, 四氧化三钴, 氧化镁改性

Abstract:

MgO/Co₃O₄ catalysts were synthesized from metal organic skeleton material（ZIF-67） as precursor loaded with MgO and applied to the aerobic oxidation of cyclohexane.The MgO/Co₃O₄ catalyst was systematically studied using characterization techniques such as X-ray diffraction（XRD），infrared spectroscopy（FT-IR），CO₂ temperature programmed desorption（CO₂-TPD），and transmission electron microscopy（TEM）.The results showed that at low MgO loading，MgO and Co₃O₄ particles were uniformly distributed，and the interaction between the two phases led to some Mg²⁺ doping into the Co₃O₄ skeleton.At high MgO loading，MgO was aggregated seriously，resulting in a weakened interaction with Co₃O₄.The catalytic activity of MgO/Co₃O₄-x presented a volcano shape with increasing MgO loading.MgO/Co₃O₄-0.6 exhibited the best catalytic performance，with a cyclohexane conversion rate of 16.5% and a selectivity of 70.0% for cyclohexanol and cyclohexanone.The deactivation of catalysts was effectively retarded due to the incorporation of MgO adsorbing the organic acids and water.

Key words: cyclohexane, catalytic oxidation, Co₃O₄, MgO modification

中图分类号:

TQ132.2

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图/表 6

图1

表1

图2

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催化剂	比表面积/ （m²∙g^-1）	最可几孔径/nm	平均孔径/nm	孔容/ （cm³∙g^-1）
MgO/Co₃O₄-0.1	35.9	3.5	36	0.32
MgO/Co₃O₄-0.2	33.8	3.3	36	0.30
MgO/Co₃O₄-0.6	30.1	3.8	37	0.28
MgO/Co₃O₄-1.5	24.1	4.6	40	0.24

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