磁性纳米铁酸盐复合氧化物的可控制备及催化性能研究

The project aims at tunable preparation of ferrite nano-materials.Selective oxidation of cyclohexane is selected as probe reaction and following studies will be carried out. (1) A series of magnetic materials will be prepared and well characterized. Their catalytic performances on selective oxidation of cyclohexane will be investigated carefully and relationships between structures and performances of the ferrites will be disclosed. Based on this, performances of ferrites will be optimized by tuning their composites and structures.(2) The methods and conditions for preparation of the ferrites will be also optimized to bring about tunable preparation of the ferrites.(3) Reaction conditions for cyclohexane oxidation will be optimized. Based on the above studies, a green catalytic system with high efficiency and selectivity for cyclohexane oxidation will be founded.The potential capacities and advantages of the ferrites as catalysts for selective oxidation of other hydrocarbons will be disclosed and the theoretical and experimental supporting will be provided for design, preparation and optimizing of the ferrites.

本项目以实现纳米铁酸盐复合氧化物的可控制备为目的，选择环己烷的催化氧化为探针反应，制备并充分表征系列纳米铁酸盐催化剂，系统考察其结构对物性和催化性能的影响，总结其构效关系。在此基础上，通过对催化剂组成和结构的调变，实现催化剂的性能优化；系统考察不同制备方法和条件对纳米铁酸盐结构、物性及催化性能的影响，实现制备方法的优选和制备条件的优化，实现纳米铁酸盐材料的可控制备。最后，优化催化反应条件，为环己烷催化氧化建立一种清洁高效、环境友好、催化剂可重复使用的新体系。同时，也为此类催化剂在催化氧化反应中的选择和设计总结一些规律和理论经验。

尖晶石型铁酸盐，因其独特的性质和广泛的应用而在科学和技术上都具有十分重要的地位。这类磁性氧化物已被广泛应用于磁记录和磁分离，铁磁流体，磁共振成像，催化剂及气体传感器、高品质陶瓷和超顺磁性材料的制造等领域。尖晶石铁酸盐的物理化学性质及催化性能强烈地依赖于其组成和结构。因此，系统考察催化剂的组成和结构对其催化性能的影响，揭示催化剂的构效关系，最终达到通过调变组成和结构、优选制备方法、控制制备条件来调控催化剂性能的目的，实现催化剂的优化设计和可控制备具有非常重要的意义。.通过研究，制备了碱土及稀土金属、过渡金属及贵金属掺杂的纳米铁酸盐、介孔纳米铁酸盐及纳米铁酸盐空心球、负载型纳米铁酸盐及核壳型磁性复合催化剂；构建了水相中Mg-Cu铁酸盐催化苯乙烯氧化的反应体系，获得了较高的苯甲醛选择性；发展了系列具有高活性和高稳定性的负载型铁酸盐催化剂催化氧化体系；建立了以H2O2为氧化剂的环境友好型烃类选择氧化反应体系。