本文中,采用高储放氧能力的稀土铈原子同晶取代AlPO4-5分子筛骨架中的部分铝或磷,进入骨架中的氧负离子四面体结构单元,得到高性能的杂原子磷酸铝分子筛。杂原子铈的引入增强了分子筛酸性的同时,也使得分子筛具有了一定的氧化还原性能。新型杂原子磷酸铝分子筛的出现开拓了磷酸铝分子筛材料合成和应用的新领域。本文以拟薄水铝石,正磷酸,碳酸铈为原料,三乙胺为模板剂,采用水热合成法合成磷酸铈铝分子筛(CeAPO-5)。系统地考察了反应混合物配比、铝源、模板剂用量、反应体系的初始pH值、晶化时间、晶化温度等合成条件对合成CeAPO-5的影响以及焙烧条件对CeAPO-5分子筛影响。实验表明,铝源是决定CeAPO-5分子筛合成及结构的关键因素之一,拟薄水铝石是合成CeAPO-5分子筛的比较合适的铝源;适宜的实验条件为n(Et3N):n(Al2O3):n(P2O5):n(Ce2O3):n(H2O)=0.26:0.8:1.0:0.5:60(摩尔比),晶化温度150℃,晶化时间72小时,pH值为5.8～6.7。实验表明,晶化温度过高会导致杂质的生成,晶化时间过长也将导致致密相杂质的生成。焙烧条件决定CeAPO-5分子筛最终的物化性能,焙烧温度低于550℃不能有效去除模板剂,但温度过高会破坏分子筛骨架,采用程序升温法能较好地去除模板剂和结合水。通过X射线粉末衍射、扫描电镜、透射电镜、X射线荧光光谱、傅里叶红外光谱、差热-热重、氮气物理脱附吸附等分析方法对产物进行表征,结果表明铈部分进入到分子筛骨架中;合成的CeAPO-5分子筛具有AlPO4-5分子筛晶体结构,热稳定好,孔道规则,畅通,结构规整。将所合成的催化剂用于苯乙烯催化氧化反应中,考察了其催化性能,结果表明,苯乙烯的转化率最高可达42%,苯甲醛选择性为96%,证明CeAPO-5分子筛具有较高的催化活性,是一种新的环保型催化剂。实验还表明,不同的反应条件对苯乙烯催化氧化反应有一定的影响。
第1章 文献综述 11-23
    1.1 磷酸铝分子筛概述 11-12
    1.2 杂原子磷酸铝分子筛的研究进展 12-18
        1.2.1 合成方法 12-13
        1.2.2 制备的影响因素 13-16
        1.2.3 应用研究领域 16-18
    1.3 稀土元素在合成分子筛中的应用 18-19
        1.3.1 稀土元素简介 18
        1.3.2 稀土在分子筛中的应用 18-19
    1.4 苯乙烯选择性氧化反应 19-21
        1.4.1 苯乙烯氧化反应的机理 20
        1.4.2 氧化剂 20-21
    1.5 本课题的由来及任务 21-23
        1.5.1 课题研究的由来 21
        1.5.2 本课题所开展的工作 21-23
第2章 实验部分 23-27
    2.1 试剂与仪器 23-24
        2.1.1 实验试剂 23
        2.1.2 实验仪器 23-24
    2.2 CeAPO-5 分子筛的合成 24
    2.3 杂原子磷酸铝分子筛的表征 24-25
        2.3.1 X-射线粉末衍射（XRD） 24
        2.3.2 电子扫描电镜（SEM） 24
        2.3.3 透射电镜（TEM） 24-25
        2.3.4 X-射线荧光光谱（XRF） 25
        2.3.5 傅立叶变换红外光谱（FT-IR） 25
        2.3.6 热失重分析 25
        2.3.7 氮气物理吸附脱附表征 25
    2.4 CeAPO-5 分子筛催化活性实验 25-27
第3章 实验结果与讨论 27-53
    3.1 制备过程中的影响因素 27-39
        3.1.1 铈的用量 27-28
        3.1.2 不同铝源 28-29
        3.1.3 pH 值 29-30
        3.1.4 晶化条件 30-33
        3.1.5 水量 33-35
        3.1.6 不同模板剂 35-36
        3.1.7 模板剂用量 36-37
        2.1.8 陈化时间 37-38
        3.1.9 分子筛中模板剂的脱除 38-39
    3.2 CeAPO-5 分子筛理化性能表征 39-51
        3.2.1 X-射线粉末衍射光谱（XRD） 40-41
        3.2.2 电子扫描电镜（SEM） 41-43
        3.2.3 透射电镜（TEM） 43-47
        3.2.4 XRF 荧光分析 47-48
        3.2.5 傅立叶变换红外光谱（FT-IR） 48-49
        3.2.6 差热—热重分析（TG-DTA） 49-50
        3.2.7 氮气物理吸附脱附表征 50-51
    3.3 小结 51-53
第4章 苯乙烯催化氧化反应研究 53-62
    4.1 实验部分 53-54
        4.1.1 过氧化氢的标定 53-54
        4.1.2 试验步骤 54
    4.2 结果与讨论 54-61
        4.2.1 反应条件对苯乙烯氧化反应的影响 54-58
        4.2.2 醇类质子型溶剂甲醇对苯乙烯氧化的影响 58-60
        4.2.3 催化剂重复使用时的催化反应结果 60-61
    4.3 小结 61-62
第5章 结论 62-64
    5.1 结论 62
    5.2 展望 62-64