在 100~400 ℃下催化氧化甲苯过程中的漫反射红外光谱,3500~3800cm-1内的吸收峰可归因于ʋ (M—OH)振动和水分子与表面金属阳离子配位 。
在1283cm-1、1578cm-1、1528cm-1、 1517cm-1、1583cm-1 和1572cm-1 处的吸收峰为苯环上烷氧基(PhCH2OH)的特征峰,说明甲苯可以与催化剂相互作用,使甲基(CH3 )的C—H键裂解,进而生成苯甲醇,1519cm-1、1493cm-1、1409cm-1。
通过NH3-TPD分析了样品的酸性,进而讨论样品酸性与催化活性的关系,样品的NH3-TPD1399cm-1和1356cm-1处的吸收峰归因于羧基的 伸缩振动,表明苯甲醇被氧化为苯甲酸。随着时间 的推移,1748cm- 1、1796cm-1、1830cm-1、1841cm-1。
1928 cm- 1、1937 cm- 1和1947cm- 1处出现的吸收峰与酸酐的对称和不对称υ (C==O) 伸缩振动有关,表明有马来酸酐产生,在整个温度范围内苯甲 酸的含量较高,由此推断苯甲酸是甲苯催化氧化过程中产生的关键中间产物。
与Cu-Fe/ZSM-5 和Cu-Fe/Beta相比,Cu-Fe/SAPO-34 上出现了一种新 物种苯酚(特征峰位于 1218 cm- 1 ),并在整个温 度范围内都占据主导位置,说明Cu-Fe/SAPO-34 的 催化氧化性能较弱,无法将苯甲酸转化为马来酸酐。
相较于Cu-Fe/ZSM,Cu-Fe/ZSM-5-Used产生了 更多的醇盐物种,说明使用一次后,催化剂的催化 氧化性能有所降低、不能将苯甲醇及时氧化为苯甲酸。
结论研究采用超声法制备了以不同分子筛为载 体同时负载Cu、Fe氧化物的催化剂Cu-Fe/ZSM-5、 Cu-Fe/Beta和Cu-Fe/SAPO-34,对催化剂的甲苯催 化氧化性能进行了测试,并通过in situ DRIFT和GC-MS分析了甲苯催化氧化的中间产物,得出结论。
不同载体会影响催化剂的甲苯催化氧化活性,其中Cu-Fe/ZSM-5 拥有较好的催化活性,300 ℃ 下甲苯的转化率能够达到90%。