温和条件下微波高效催化环己烷选择氧化及其微波催化反应过程基础研究

本项目针对环己烷难以高效选择催化氧化的科学难题，特别是在温和条件下几乎不能催化氧化的难题。针对己内酰胺工业化生产工艺中环己烷氧化反应副产物多、单程转化率低、选择性低的问题。利用微波场"非热效应"和微波能可强化或诱导催化环己烷氧化，从而实现在温和条件下高效催化环己烷选择氧化；利用微波场和微波能可数倍甚至上千倍的加速化学反应，极大的缩短反应时间，实现在短停留时间内以理想的转化率和高的选择性使环己烷高效催化转化为环己醇、酮。设计研制出一类可吸收微波能或与微波场相互作用的微波催化剂，例如纳米金负载或组装在分子筛材料上，或制备出以氧化物（如TiO2、Al2O3等）为载体的负载型纳米金催化剂，研制出一类新型微波催化剂。通过对微波催化环己烷氧化反应的系统实验研究，取得利用微波场和微波能的规律性认识，建立新型微波高效催化反应体系，获得微波催化反应和微波催化剂相匹配的规律和认识，奠定微波催化反应过程基础。

（1）研制一类新型微波催化剂。研制了以分子筛为载体的纳米金催化剂和氧化物载体的纳米金催化剂例如Au/Fe2O3和纳米氧化镍催化剂等；着重考察了微波催化剂与微波催化反应的匹配关系及其规律；采用UV-VIS、XRD、FT-IR、SEM、TEM等表征手段对微波催化剂进行了系统表征分析和研究，并通过优化配比和制备条件，获得制备这类纳米金催化剂的规律和基础知识。系统进行了纳米金催化剂和其它微波催化剂微波催化环己烷选择氧化反应实验研究。提出和建立了一种直接光催化还原法制备纳米金催化剂方法，制备出了纳米金复合催化剂Au@TiO2/MCM-22、Au@TiO2/MCM-41等，获得了此方法的制备规律。.（2）开展了液固多相微波催化反应实验，评价和筛选了一系列微波催化剂，在温和条件下进行了微波催化环己烷选择氧化反应的实验研究，建立了微波催化环己烷选择氧化的新催化体系和新工艺，获得了对微波催化剂和微波催化作用的认识和规律性的知识。.（3）开展了微波催化与常规加热下的对比实验研究。进行了常规加热条件下纳米金催化剂催化环己烷选择氧化的大量实验。着重考察和评价了纳米金复合催化剂Au@TiO2/MCM-41、Au@TiO2/MCM-22的催化性能，系统考察了反应条件的影响，深入认识微波催化与常规加热催化反应的不同及其特点。.（4）建立了一套新型的微波催化反应装置系统，该装置具有温度连续可调和控制、可准确测定和控制催化剂床层温度等特点。采用已建立的微波催化反应装置系统开展了微波催化脱除NOx的实验与研究，取得了大量实验数据和有价值的结果。.进行了微波催化氧化降解废水中有机物的研究，取得了创新性结果。 本项目取得的成果：.（1）研制了一类新型微波催化剂，建立了一种光催化直接还原制备纳米金催化剂方法；获得了与微波催化反应匹配的微波催化剂的规律性认识。.（2）率先研究高效的微波催化环己烷选择氧化的新催化体系及其微波催化作用规律。创立了微波催化环己烷选择氧化的新工艺；获得了微波催化与微波催化剂作用及其规律性认识等。.（3）发表SCI论文1篇和相关研究的EI论文2篇；已获授权发明专利1项和申请发明专利4项；已投稿SCI论文4篇和EI论文1篇；.另微波催化脱硝研究已申请发明专利6项；在微波催化氧化降解有机物废水的研究已投稿SCI论文1篇和EI论文3篇；申请发明专利2项。