铝基准晶合金催化氧化环己烷和环己烯性能研究

准晶（准周期晶体）作为一种新型固体物质存在形态，具有特殊的表面性能、电子性能和力学性能，在催化材料方面的应用具有潜在的研究价值。本课题拟采用简便的方法制备具有较高规整度和稳定性的铝基准晶合金催化剂，使用XRD、TEM、SEM等分析手段对催化剂的组成、微观结构和表面形态等性质进行表征，并结合具体的多相催化氧化环己烷和环己烯反应，研究催化剂催化氧化性能，探索催化剂内在的准晶微观结构对催化反应活性和产物选择性的影响，揭示催化剂表面引发反应的活性中心存在形式，探讨催化剂作用原理和反应历程。并通过改性和修饰提高催化剂的活性，改善产物的选择性，建立具有针对性、高效性和稳定性的新型多相催化氧化环己烷和环己烯体系。通过本课题的研究，可制备新型准晶合金催化材料，开拓准晶材料的应用领域，揭示准晶材料的催化特性，达到绿色氧化合成的目的。

准晶（准周期晶体）作为一种新型固体物质存在形态，具有特殊的表面性能、电子性能和力学性能，在催化材料方面的应用具有潜在的研究价值。本项目使用真空电弧炉熔炼制备了Al-Cu-Co、Al-Cu-Fe、Al-Cu-Cr、Al-Cu-V等多个富含准晶的合金样品，研究其组成、结构以及催化氧化性能。合金样品的制备方法简单易控，成分均匀分布，具有较高的规整度和稳定性。采用本方法制备的一定原子比例范围内的Al-Cu-Co合金，一般由准晶相和晶相两相构成，晶相是Cu和Co中摩尔含量较高的一种与Al形成的金属间化合物。无溶剂条件下，氧气为氧化剂，将富含准晶的Al基准晶合金作为催化剂用于催化环己烷和环己烯氧化反应，两种氧化反应都属于自由基链反应。当富含准晶的Al-Cu-Co合金用于催化环己烷氧化反应时，Cu和Co都是催化中心，Co是主要活性物种，而Cu则是一种促进剂，Co的摩尔含量是影响催化活性的首要因素，加入适量的Cu可以和Co产生一种协同效应改善反应的转化率和产物的选择性。此外较好的晶体结构有助于提高反应的催化活性。温度、时间、催化剂用量等反应条件对催化反应产生显著的影响，当氧气压力为2MPa，温度为140度，反应8小时，富含准晶的Al60Cu5Co35合金展示了较好的催化活性，环己烷的转化率达到了6.4%，环己醇和环己酮的总选择性达到了95.2%，并且在五次循环使用过程中保持了原有的活性，属于多相催化反应体系。富含准晶的Al基合金催化剂显示了独特的优点，例如性质稳定、可循环利用、价格低廉、制备简易以及环境友好，这些优点让该催化剂具有潜力用于一些碳氢化合物的氧化。本项目研究制备了新型准晶合金催化材料，开拓了准晶材料的应用领域，揭示了准晶材料的催化特性，建立了具有针对性、高效性和稳定性的新型多相催化氧化环己烷和环己烯体系，达到了绿色氧化合成的目的。