层柱结构金属卟啉/蒙脱土仿生催化剂的插层组装及其催化氧化性能

As the montmorillonite has layer structure, it can be used to prepare pillared metalloporphyrins/clays catalysts using mesopore assembling and special immobilization technologies. The catalytic performance of the prepared catalysts will be tested in the cyclohexane oxidation reaction. Using UV-Vis, FTIR, Raman spectrum, XRD, SEM、XPS, NMR etc, the interreaction between metalloporphyrins pillars and support, the effect of pillaring process on the electronic environment and structural property of metalloporphyrins will be studied. The relationship of pillared structure of catalyst and catalytic performance will also be studied. The adsorption species on catalysts and the mechanism of cyclohexane oxidation in this reaction system will be studied by in situ IR and other superficial characteristics technologies.

采用多种插层组装技术，将金属卟啉插层进入蒙脱土的层状结构中，组装成层柱结构的金属卟啉/蒙脱土复合仿生催化剂，以环己烷选择性氧化为探针反应考察其催化氧化性能。通过应用不同插层组装方法、改变合成工艺条件、利用表面活性剂导向等方法，调变金属卟啉/蒙脱土柱撑催化剂的结构特性与催化特性。结合各种表征技术，研究金属卟啉柱子与蒙脱土夹层之间的相互作用、插层柱撑过程对金属卟啉的电子环境、结构特性的调变作用，研究催化剂层柱结构与催化特性之间的构效关系。利用原位红外光谱技术，研究反应过程中催化剂层柱结构间的吸附物种、电子流动以及基于卟啉配合金属的氧化还原循环，研究催化剂上的烃类选择性氧化反应机理，为金属卟啉固载仿生催化材料在催化反应中的应用提供重要数据和规律性认识。

采用插层配位法等多种插层组装技术，将金属卟啉插层进入蒙脱土的片层结构中，组装合成了具有层柱结构的锰卟啉/蒙脱土MnTPP/PILCs和钴卟啉/蒙脱土CoTPP/PILCs等多种固载仿生催化剂，用于环己烷的分子氧催化氧化反应，有良好的催化性能，环己烷转化率达17.43%，KA选择性为82%。研究了层柱组装过程对催化剂孔结构特性的调变作用，金属卟啉柱子与蒙脱土夹层之间的相互作用、插层柱撑过程对金属卟啉的电子环境、结构特性的调变作用；研究了催化剂层柱结构与催化特性之间的构效关系。XRD，MAS NMR、IR、UV-vis显示，在插层柱撑过程中，TPP与蒙脱土层间的结构羟基发生了作用，形成了相互作用，插层柱撑反应形成了层柱状结构。表面活性剂的存在，导向了TPP在层间的排列方式和有序性，从而有目的地调控了MTPP/PILCs的孔结构特性。合成的CoTPP/PILCs、MnTPP/PILCs具有介孔孔径和较高的比表面积。在环己烷的分子氧催化氧化反应中， CoTPP/PILCs催化性能优于吸附法制备的CoTPP/MT和未固载的CoTPP，也优于SiO2和TiO2固载的金属卟啉。MTPP/PILCs规整的层柱孔结构，改变了中心金属卟啉的电荷密度和形成了位阻效应，有效的降低了金属卟啉聚集和自聚的作用，提高了催化性能。研究结果已发表相关论文5篇，已录用1篇，已投稿论文1篇。