用于催化AP热分解的铈均苯三甲酸配合物及其制备方法.pdf

上传人:a*** 文档编号:1891978 上传时间:2018-07-21 格式:PDF 页数:11 大小:3.71MB
返回 下载 相关 举报
摘要
申请专利号:

CN201410663212.8

申请日:

2014.11.19

公开号:

CN104402916A

公开日:

2015.03.11

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):C07F 5/00申请公布日:20150311|||实质审查的生效IPC(主分类):C07F5/00申请日:20141119|||公开

IPC分类号:

C07F5/00; B01J31/22; A62D3/40(2007.01)I

主分类号:

C07F5/00

申请人:

西南科技大学

发明人:

黄叶菊

地址:

621010四川省绵阳市涪城区青龙大道中段59号

优先权:

专利代理机构:

北京众合诚成知识产权代理有限公司11246

代理人:

裴娜

PDF下载: PDF下载
内容摘要

本发明公开了一种用于催化AP热分解的铈均苯三甲酸配合物及其制备方法,涉及金属有机配合物合成领域。本发明的铈均苯三甲酸配合物分子式为Ce(1,3,5–BTC)·6H2O,属于单斜晶系,中心Ce原子与通过苯基羧酸根的三个氧原子以及配位水分子提供的六个氧原子配位而形成九配位的结构。由直径为40~60nm、长度为100~300nm的纳米棒所组成,纳米棒自发沿着径向组装成纳米棒束。本发明的铈均苯三甲酸配合物通过简单的水热法或室温沉淀法合成。Ce(1,3,5–BTC)·6H2O配合物催化AP热分解的TG-DSC结果显示,AP热分解过程由两步分解过程变为一步分解过程且DSC表观分解热显著增加,对AP热分解有很强的促进作用。

权利要求书

权利要求书
1.  用于催化AP热分解的铈均苯三甲酸配合物,其特征在于,其分子式为Ce(1,3,5–BTC)·6H2O。

2.  根据权利要求1所述的用于催化AP热分解的铈均苯三甲酸配合物,其特征在于,所述铈均苯三甲酸配合物中心Ce原子通过与苯基羧酸根的三个氧原子以及配位水分子提供的六个氧原子配位而形成稳定的配合物。

3.  根据权利要求1或2所述的用于催化AP热分解的铈均苯三甲酸配合物,其特征在于,所述铈均苯三甲酸配合物为单斜晶系。

4.  根据权利要求1或2所述的用于催化AP热分解的铈均苯三甲酸配合物,其特征在于,所述铈均苯三甲酸配合物的晶体形貌为纳米棒,该纳米棒沿着径向组成纳米棒束。

5.  根据权利要求4所述的用于催化AP热分解的铈均苯三甲酸配合物,其特征在于,所述纳米棒直径为40~60nm、长度为100~300nm。

6.  如权利要求1所述的铈均苯三甲酸配合物的制备方法,其特征在于,所述铈均苯三甲酸配合物通过水热法或室温沉淀法合成。

7.  根据权利要求6所述的铈均苯三甲酸配合物的制备方法,其特征在于,合成所述铈均苯三甲酸配合物的具体步骤为:将等物质的量的均苯三甲酸和六水合硝酸铈分别用水溶解后混合,置于磁力搅拌器上搅拌20-40min,调节pH值为1~2,将混合物在20-100℃下反应1-9h后停止反应,冷却至室温后过滤、干燥沉淀得到所述铈均苯三甲酸配合物。

8.  根据权利要求7所述的铈均苯三甲酸配合物的制备方法,其特征在于,将混合物倒入反应釜在90℃下反应5h后停止反应。

9.  根据权利要求7所述的铈均苯三甲酸配合物的制备方法,其特征在于,用稀硝酸调节pH值。

10.  如权利要求1所述的铈均苯三甲酸配合物在催化AP热分解中的应用。

说明书

说明书用于催化AP热分解的铈均苯三甲酸配合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属有机配合物合成领域,特别涉及一种用于催化AP热分解的铈均苯三甲酸配合物及其制备方法。
背景技术
高氯酸铵(AP)是一种强氧化剂,与许多有机物质发生燃烧和爆炸反应。AP是复合推进剂、改性推进剂和NEPE推进剂中最常用的氧化剂,一般在AP系推进剂中占有质量分数为60%-80%。因为AP的特性对推进剂的性能至关重要,尤其是它的热分解特性,对推进剂的燃烧过程举足轻重。因此研究AP的热分解过程及添加剂对AP热分解特性的影响具有重要的理论意义和现实意义。
近年来,对AP催化的燃烧催化剂主要集中在纳米金属、纳米金属氧化物以及无机金属盐等无机金属化合物,如对AP热分解表现出较好催化活性的纳米金属氧化物包括CuO、Co3O4、NiO、ZnO等。此外,研究组合催化剂对AP影响的文献报道也在增加,采用的方法通常是将几种纳米催化剂复合构筑特殊结构或者将纳米催化剂负载在碳纳米管或者SiO2非晶,复合的效果往往比单独用这些催化剂催化AP的效果要好。因为通过负载,可以有效防止纳米粒子的团聚,使金属粒子的催化性能得到有效地发挥。无机金属化合物和复合催化剂都属于非含能的催化剂,添加这类催化剂后必然导致AP分解能量的损耗。目前,没有发现有关于铈均苯三甲酸对AP热分解的催化性能的文献报道。
发明内容
本发明所解决的问题是提供一种用于催化AP热分解的铈均苯三甲酸配合物,加入金属配合物作为催化剂,不但不会因催化剂的加入而损失AP的分解能量,而且在配合物分解的同时释放能量和新鲜的具有催化功能的金属或金属氧化物,进而达到好的催化效果。
本发明以含有高能量的有机物为配体,以常见的催化效果好的金属离子作为配位中心离子来合成含能配合物作为催化剂为思路,首次研究了铈均苯三甲酸配合物的合成及其对AP热分解的催化功能。所采取的具体技术方案如下:
本发明合成了铈均苯三甲酸配合物,其分子式为Ce(1,3,5-BTC)·6H2O,中心Ce原子通过与苯基羧酸根的三个氧原子以及配位水分子提供的六个氧原子配位而形成稳定的配合物。
本发明中,铈均苯三甲酸配合物的晶体结构通过粉末X射线衍射进行分析表明,其为单斜晶系。
本发明中,铈均苯三甲酸配合物的形貌特征通过扫描电子显微镜表明,其是由直径为40~60nm、长度为100~300nm的纳米棒所组成。而这些纳米棒自发沿着径向组装成纳米棒束。
本发明所述铈均苯三甲酸配合物可以通过水热法或室温沉淀法合成。具体步骤为:将等物质的量的均苯三甲酸和六水合硝酸铈分别用水溶解后混合,置于磁力搅拌器上搅拌20-40min,调节pH值为1-2,将混合物在20-100℃下反应1-9h后停止反应,冷却至室温后过滤、干燥沉淀得到所述铈均苯三甲酸配合物。其中,作为优选,用稀硝酸调节pH值。配合物在室温到100度,反应时间为1到9小时都可以合成,不同条件的产物结构相同只是形貌稍有不同。当反应温度超过60℃时反应在反应釜中进行,20-60℃时在室温下直接沉淀反应得到。作为优选,本发明中将混合物倒入反应釜在90℃下反应5h后停止反应。
将本发明中用于催化AP热分解的应用。TG-DSC结果显示,加入铈均苯三甲酸配合物催化剂后对AP晶型转变过程没有影响,分解反应速度加快且放热集中,使AP在较短的时间内就已经分解完全。AP热分解过程由两步分解过程变为一步分解过程,且DSC表观分解热显著增加,说明铈均苯三甲酸配合物对AP热分解有很强的促进作用。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明:
图1是铈均苯三甲酸配合物的扫描电子显微镜图;
图2是铈均苯三甲酸配合物的粉末X射线衍射图谱分析;
图3是均苯三甲酸根的配位模式;
图4是铈均苯三甲酸配合物的非对称结构单元;
图5是铈均苯三甲酸配合物沿a轴排列的一维带状结构;
图6是铈均苯三甲酸配合物沿c轴排列的三维网状结构;
图7是铈均苯三甲酸配合物的红外光谱图谱;
图8是铈均苯三甲酸配合物的TG-DTA图谱;
图9是纯AP和95%AP+5%催化剂的TG-DTG图谱;
图10是纯AP和95%AP+5%催化剂的DSC图谱。
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1:
1、药品和仪器
本发明所用实验药品有六水合硝酸铈(Ce(NO3)3·6H2O)、1,3,5-均苯三甲酸(C9H6O6)、高氯酸铵(NH4ClO4)、硝酸(HNO3)和蒸馏水,其中Ce(NO3)3·6H2O纯度为99.9%,蒸馏水为实验室自制,其余药品均为分析纯。主要实验仪器有恒温磁力搅拌器、烘箱、实验室纯水器、内聚四氟乙烯内衬反应釜等。
2、样品制备
本发明将等物质的量任意浓度的均苯三甲酸和六水合硝酸铈分别用水溶解后混合进行制备。为了试验操作简便,本实施例分别配置20ml 0.1mol/L的均苯三甲酸水溶液及六水合硝酸铈水溶液,随后将两种溶液混合,在电子磁力搅拌器上搅拌半小时,用稀硝酸调节pH值在1~2之间。倒入反应釜,在90℃下反应5h后停止反应,待反应釜冷却至室温后过滤、干燥沉淀得到成品。
3、样品表征
晶体结构采用荷兰X-Pert PRO多功能X射线衍射仪测定,扫描角度范围为10-50度,步长为0.02度;SEM采用日本Hitachi S-4800场发射扫描电子显微镜测定,样品用乙醇超声分散后滴在硅片上干燥喷Au进行测试;热分析实验采用美国SDT Q600同步热分析仪测定,制备纯AP以及AP与铈均苯三甲酸配合物混合物的热分析样品时,均将称取后的样品用玛瑙研钵进行研磨。
铈均苯三甲酸配合物的形貌特征通过扫描电子显微镜(SEM)进行了研究。从图1所示的SEM照片可以看出,铈均苯三甲酸配合物是由直径约为40~60 nm、长度约为100~300nm的纳米棒所组成。而这些纳米棒自发沿着径向组装成纳米棒束,以减少表面积而增加晶体的稳定性。
铈均苯三甲酸配合物的晶体结构通过粉末X射线衍射进行分析,结果如图2所示。图2中上部的扫描图谱是本实验所得产物的XRD图谱,下部分的衍射峰则是模拟单晶La(1,3,5-BTC)(H2O)6配合物cif文件拟合所得。从图2可以看出产物的XRD图谱中的衍射峰均与镧均苯三甲酸La(1,3,5-BTC)(H2O)6配合物的XRD图谱基本一致,说明我们制备出的配合物结构与La(1,3,5-BTC)(H2O)6配合物在结构上是同构的,都属于单斜结构,空间群Cc,β=119.57°,z=4。
本发明所制得的Ce(1,3,5-BTC)(H2O)6的晶体结构属于单斜相,空间群为Cc。1,3,5-均苯三甲酸的羧酸根中的氧与Ce3+离子配位,但三个羧酸根的配位模式不同。如图3所示,配体的三个羧酸根代表不同的配位模式,其中一个羧基与Ce3+是单齿配位,另一个是双齿螯合配位,还剩下的一个羧酸根是未配位的。Ce(1,3,5-BTC)(H2O)6的非对称结构单元如图4所示,铈离子中心属于九配位,其中六个配位氧原子来自于六个配位水,剩下的三个配位点来自于均苯三甲酸根的氧原子。如图5所示,这个配合物的特征结构是沿着a轴呈现一维排列的带状结构,并且这些一维排列单元会继续以相同的方式沿着c轴重叠堆积。另外还有氢键作用和π-π堆积作用会促使形成三维网状结构,如图6所示。
红外光谱(FT-IR)同时也被用来表征化合物的组成和结构,图7是Ce(1,3,5-BTC)(H2O)6配合物的红外光谱图,从图上可以看出,配合物在3397cm-1的位置有一个强吸收带,它是由与Ce3+配位的水分子中的-OH伸缩振动所产生。而在1610,1556,1371和1435cm-1处的峰则是由苯基羧酸根(-COO-)的对称和非对称伸缩振动产生。532cm-1处的峰对应的Ce-O键的伸缩振动,同时也证明了Ce3+已经和均苯三甲酸的羧酸成功配位。
所得配合物的热行为用热重—差热(TG-DTA)进行分析,升温速率:10℃/min;气氛:空气,100ml/min,结果如图8所示。从TG曲线上可以看出,配合物在加热过程中出现两个失重过程,两个过程的失重率分别为23.9%和41.7%。从DTA曲线上可以看出,第一个失重过程为吸热过程在118.7℃时反应速度最大,此过程是由于失去配合物中的配位水分子而产生的,实际失重率23.9%与理论失重率23.73%吻合。第二个失重过程为放热过程,在381.0℃时达到最大反应速度,此过程对应的是失去有机配体过程。加热后产物的残留物为 铈的氧化物含量为34.4%,比残留物为纯CeO2(理论值为37.8%)的含量要低,残留物中氧与铈含量比低于2,说明残留物中含有除了Ce4+外还有部分Ce3+存在,使残留物晶格中存在大量氧离子空位,这对催化剂的催化性能是非常有利的。
4、铈均苯三甲酸配合物对AP的催化性能研究
图9是纯AP和加入5%的Ce(1,3,5-BTC)(H2O)6配合物作为催化剂后AP热分解的TG和DTG曲线图,其中,升温速率:20℃/min;气氛:氮气,100ml/min。从图9a中的TG曲线可以看出,纯AP分解分两步进行,在低温分解阶段有20%的失重,在高温分解阶段有80%的失重。图9b则显示在Ce(1,3,5-BTC)(H2O)6的催化作用下,AP热分解为一步失重。
从图10的DSC曲线图(升温速率:20℃/min;气氛:氮气,100ml/min)可以看出,加入Ce(1,3,5-BTC)(H2O)6催化剂后对AP晶型转变过程没有影响。图10b所示,在Ce(1,3,5-BTC)(H2O)6催化作用下,在368.0℃出现一个时间范围很小的放热峰,这说明分解反应速度较快且放热集中,与其对应在图9b中的TG和DTG曲线只有一步失重,失重率为96.8%,说明AP在较短的时间内就已经分解完全。此外,Ce(1,3,5-BTC)(H2O)6催化剂还使AP的DSC表观分解热由529.0J/g增加到1763.5J/g,说明Ce(1,3,5-BTC)(H2O)6配合物对AP热分解有很强的促进作用。
对于Ce(1,3,5-BTC)(H2O)6配合物对AP热分解存在很强的促进作用是由于部分AP在低温分解放出的热量促进了Ce(1,3,5-BTC)(H2O)6配合物分解产生热量以及生成含有大量Ce3+和氧离子空位存在的CeO2。配合物分解产生的Ce4+-Ce3+提供了AP热分解发生氧化还原反应时电子转移的通道,氧离子空位也可成为反应的活化中心,使得AP热分解提前。除此之外,配合物在分解过程中也产生部分热量,使得AP的DSC表观分解热显著增加。
上述实施方式旨在举例说明本发明可为本领域专业技术人员实现或使用,对上述实施方式进行修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,故本发明包括但不限于上述实施方式,任何符合本权利要求书或说明书描述,符合与本文所公开的原理和新颖性、创造性特点的方法、工艺、产品,均落入本发明的保护范围之内。

用于催化AP热分解的铈均苯三甲酸配合物及其制备方法.pdf_第1页
第1页 / 共11页
用于催化AP热分解的铈均苯三甲酸配合物及其制备方法.pdf_第2页
第2页 / 共11页
用于催化AP热分解的铈均苯三甲酸配合物及其制备方法.pdf_第3页
第3页 / 共11页
点击查看更多>>
资源描述

《用于催化AP热分解的铈均苯三甲酸配合物及其制备方法.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《用于催化AP热分解的铈均苯三甲酸配合物及其制备方法.pdf(11页珍藏版)》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410663212.8(22)申请日 2014.11.19C07F 5/00(2006.01)B01J 31/22(2006.01)A62D 3/40(2007.01)(71)申请人西南科技大学地址 621010 四川省绵阳市涪城区青龙大道中段59号(72)发明人黄叶菊(74)专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司 11246代理人裴娜(54) 发明名称用于催化AP热分解的铈均苯三甲酸配合物及其制备方法(57) 摘要本发明公开了一种用于催化AP热分解的铈均苯三甲酸配合物及其制备方法,涉及金属有机配合物合成领域。本发明的铈均苯三。

2、甲酸配合物分子式为Ce(1,3,5BTC)6H2O,属于单斜晶系,中心Ce原子与通过苯基羧酸根的三个氧原子以及配位水分子提供的六个氧原子配位而形成九配位的结构。由直径为4060nm、长度为100300nm的纳米棒所组成,纳米棒自发沿着径向组装成纳米棒束。本发明的铈均苯三甲酸配合物通过简单的水热法或室温沉淀法合成。Ce(1,3,5BTC)6H2O配合物催化AP热分解的TG-DSC结果显示,AP热分解过程由两步分解过程变为一步分解过程且DSC表观分解热显著增加,对AP热分解有很强的促进作用。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书4页 附。

3、图5页(10)申请公布号 CN 104402916 A(43)申请公布日 2015.03.11CN 104402916 A1/1页21.用于催化AP热分解的铈均苯三甲酸配合物,其特征在于,其分子式为Ce(1,3,5BTC)6H2O。2.根据权利要求1所述的用于催化AP热分解的铈均苯三甲酸配合物,其特征在于,所述铈均苯三甲酸配合物中心Ce原子通过与苯基羧酸根的三个氧原子以及配位水分子提供的六个氧原子配位而形成稳定的配合物。3.根据权利要求1或2所述的用于催化AP热分解的铈均苯三甲酸配合物,其特征在于,所述铈均苯三甲酸配合物为单斜晶系。4.根据权利要求1或2所述的用于催化AP热分解的铈均苯三甲酸配。

4、合物,其特征在于,所述铈均苯三甲酸配合物的晶体形貌为纳米棒,该纳米棒沿着径向组成纳米棒束。5.根据权利要求4所述的用于催化AP热分解的铈均苯三甲酸配合物,其特征在于,所述纳米棒直径为4060nm、长度为100300nm。6.如权利要求1所述的铈均苯三甲酸配合物的制备方法,其特征在于,所述铈均苯三甲酸配合物通过水热法或室温沉淀法合成。7.根据权利要求6所述的铈均苯三甲酸配合物的制备方法,其特征在于,合成所述铈均苯三甲酸配合物的具体步骤为:将等物质的量的均苯三甲酸和六水合硝酸铈分别用水溶解后混合,置于磁力搅拌器上搅拌20-40min,调节pH值为12,将混合物在20-100下反应1-9h后停止反应。

5、,冷却至室温后过滤、干燥沉淀得到所述铈均苯三甲酸配合物。8.根据权利要求7所述的铈均苯三甲酸配合物的制备方法,其特征在于,将混合物倒入反应釜在90下反应5h后停止反应。9.根据权利要求7所述的铈均苯三甲酸配合物的制备方法,其特征在于,用稀硝酸调节pH值。10.如权利要求1所述的铈均苯三甲酸配合物在催化AP热分解中的应用。权 利 要 求 书CN 104402916 A1/4页3用于催化 AP 热分解的铈均苯三甲酸配合物及其制备方法技术领域0001 本发明涉及金属有机配合物合成领域,特别涉及一种用于催化AP热分解的铈均苯三甲酸配合物及其制备方法。背景技术0002 高氯酸铵(AP)是一种强氧化剂,与。

6、许多有机物质发生燃烧和爆炸反应。AP是复合推进剂、改性推进剂和NEPE推进剂中最常用的氧化剂,一般在AP系推进剂中占有质量分数为60-80。因为AP的特性对推进剂的性能至关重要,尤其是它的热分解特性,对推进剂的燃烧过程举足轻重。因此研究AP的热分解过程及添加剂对AP热分解特性的影响具有重要的理论意义和现实意义。0003 近年来,对AP催化的燃烧催化剂主要集中在纳米金属、纳米金属氧化物以及无机金属盐等无机金属化合物,如对AP热分解表现出较好催化活性的纳米金属氧化物包括CuO、Co3O4、NiO、ZnO等。此外,研究组合催化剂对AP影响的文献报道也在增加,采用的方法通常是将几种纳米催化剂复合构筑特。

7、殊结构或者将纳米催化剂负载在碳纳米管或者SiO2非晶,复合的效果往往比单独用这些催化剂催化AP的效果要好。因为通过负载,可以有效防止纳米粒子的团聚,使金属粒子的催化性能得到有效地发挥。无机金属化合物和复合催化剂都属于非含能的催化剂,添加这类催化剂后必然导致AP分解能量的损耗。目前,没有发现有关于铈均苯三甲酸对AP热分解的催化性能的文献报道。发明内容0004 本发明所解决的问题是提供一种用于催化AP热分解的铈均苯三甲酸配合物,加入金属配合物作为催化剂,不但不会因催化剂的加入而损失AP的分解能量,而且在配合物分解的同时释放能量和新鲜的具有催化功能的金属或金属氧化物,进而达到好的催化效果。0005 。

8、本发明以含有高能量的有机物为配体,以常见的催化效果好的金属离子作为配位中心离子来合成含能配合物作为催化剂为思路,首次研究了铈均苯三甲酸配合物的合成及其对AP热分解的催化功能。所采取的具体技术方案如下:0006 本发明合成了铈均苯三甲酸配合物,其分子式为Ce(1,3,5-BTC)6H2O,中心Ce原子通过与苯基羧酸根的三个氧原子以及配位水分子提供的六个氧原子配位而形成稳定的配合物。0007 本发明中,铈均苯三甲酸配合物的晶体结构通过粉末X射线衍射进行分析表明,其为单斜晶系。0008 本发明中,铈均苯三甲酸配合物的形貌特征通过扫描电子显微镜表明,其是由直径为4060nm、长度为100300nm的纳。

9、米棒所组成。而这些纳米棒自发沿着径向组装成纳米棒束。0009 本发明所述铈均苯三甲酸配合物可以通过水热法或室温沉淀法合成。具体步骤说 明 书CN 104402916 A2/4页4为:将等物质的量的均苯三甲酸和六水合硝酸铈分别用水溶解后混合,置于磁力搅拌器上搅拌20-40min,调节pH值为1-2,将混合物在20-100下反应1-9h后停止反应,冷却至室温后过滤、干燥沉淀得到所述铈均苯三甲酸配合物。其中,作为优选,用稀硝酸调节pH值。配合物在室温到100度,反应时间为1到9小时都可以合成,不同条件的产物结构相同只是形貌稍有不同。当反应温度超过60时反应在反应釜中进行,20-60时在室温下直接沉淀。

10、反应得到。作为优选,本发明中将混合物倒入反应釜在90下反应5h后停止反应。0010 将本发明中用于催化AP热分解的应用。TG-DSC结果显示,加入铈均苯三甲酸配合物催化剂后对AP晶型转变过程没有影响,分解反应速度加快且放热集中,使AP在较短的时间内就已经分解完全。AP热分解过程由两步分解过程变为一步分解过程,且DSC表观分解热显著增加,说明铈均苯三甲酸配合物对AP热分解有很强的促进作用。附图说明0011 下面结合附图对本发明作进一步说明:0012 图1是铈均苯三甲酸配合物的扫描电子显微镜图;0013 图2是铈均苯三甲酸配合物的粉末X射线衍射图谱分析;0014 图3是均苯三甲酸根的配位模式;00。

11、15 图4是铈均苯三甲酸配合物的非对称结构单元;0016 图5是铈均苯三甲酸配合物沿a轴排列的一维带状结构;0017 图6是铈均苯三甲酸配合物沿c轴排列的三维网状结构;0018 图7是铈均苯三甲酸配合物的红外光谱图谱;0019 图8是铈均苯三甲酸配合物的TG-DTA图谱;0020 图9是纯AP和95AP+5催化剂的TG-DTG图谱;0021 图10是纯AP和95AP+5催化剂的DSC图谱。具体实施方式0022 下面将结合本发明中的实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没。

12、有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。0023 实施例1:0024 1、药品和仪器0025 本发明所用实验药品有六水合硝酸铈(Ce(NO3)36H2O)、1,3,5-均苯三甲酸(C9H6O6)、高氯酸铵(NH4ClO4)、硝酸(HNO3)和蒸馏水,其中Ce(NO3)36H2O纯度为99.9,蒸馏水为实验室自制,其余药品均为分析纯。主要实验仪器有恒温磁力搅拌器、烘箱、实验室纯水器、内聚四氟乙烯内衬反应釜等。0026 2、样品制备0027 本发明将等物质的量任意浓度的均苯三甲酸和六水合硝酸铈分别用水溶解后混合进行制备。为了试验操作简便,本实施例分别配置20ml 0.。

13、1mol/L的均苯三甲酸水溶液及六水合硝酸铈水溶液,随后将两种溶液混合,在电子磁力搅拌器上搅拌半小时,用稀硝酸说 明 书CN 104402916 A3/4页5调节pH值在12之间。倒入反应釜,在90下反应5h后停止反应,待反应釜冷却至室温后过滤、干燥沉淀得到成品。0028 3、样品表征0029 晶体结构采用荷兰X-Pert PRO多功能X射线衍射仪测定,扫描角度范围为10-50度,步长为0.02度;SEM采用日本Hitachi S-4800场发射扫描电子显微镜测定,样品用乙醇超声分散后滴在硅片上干燥喷Au进行测试;热分析实验采用美国SDT Q600同步热分析仪测定,制备纯AP以及AP与铈均苯三。

14、甲酸配合物混合物的热分析样品时,均将称取后的样品用玛瑙研钵进行研磨。0030 铈均苯三甲酸配合物的形貌特征通过扫描电子显微镜(SEM)进行了研究。从图1所示的SEM照片可以看出,铈均苯三甲酸配合物是由直径约为4060nm、长度约为100300nm的纳米棒所组成。而这些纳米棒自发沿着径向组装成纳米棒束,以减少表面积而增加晶体的稳定性。0031 铈均苯三甲酸配合物的晶体结构通过粉末X射线衍射进行分析,结果如图2所示。图2中上部的扫描图谱是本实验所得产物的XRD图谱,下部分的衍射峰则是模拟单晶La(1,3,5-BTC)(H2O)6配合物cif文件拟合所得。从图2可以看出产物的XRD图谱中的衍射峰均与。

15、镧均苯三甲酸La(1,3,5-BTC)(H2O)6配合物的XRD图谱基本一致,说明我们制备出的配合物结构与La(1,3,5-BTC)(H2O)6配合物在结构上是同构的,都属于单斜结构,空间群Cc,119.57,z4。0032 本发明所制得的Ce(1,3,5-BTC)(H2O)6的晶体结构属于单斜相,空间群为Cc。1,3,5-均苯三甲酸的羧酸根中的氧与Ce3+离子配位,但三个羧酸根的配位模式不同。如图3所示,配体的三个羧酸根代表不同的配位模式,其中一个羧基与Ce3+是单齿配位,另一个是双齿螯合配位,还剩下的一个羧酸根是未配位的。Ce(1,3,5-BTC)(H2O)6的非对称结构单元如图4所示,铈。

16、离子中心属于九配位,其中六个配位氧原子来自于六个配位水,剩下的三个配位点来自于均苯三甲酸根的氧原子。如图5所示,这个配合物的特征结构是沿着a轴呈现一维排列的带状结构,并且这些一维排列单元会继续以相同的方式沿着c轴重叠堆积。另外还有氢键作用和-堆积作用会促使形成三维网状结构,如图6所示。0033 红外光谱(FT-IR)同时也被用来表征化合物的组成和结构,图7是Ce(1,3,5-BTC)(H2O)6配合物的红外光谱图,从图上可以看出,配合物在3397cm-1的位置有一个强吸收带,它是由与Ce3+配位的水分子中的-OH伸缩振动所产生。而在1610,1556,1371和1435cm-1处的峰则是由苯基。

17、羧酸根(-COO-)的对称和非对称伸缩振动产生。532cm-1处的峰对应的Ce-O键的伸缩振动,同时也证明了Ce3+已经和均苯三甲酸的羧酸成功配位。0034 所得配合物的热行为用热重差热(TG-DTA)进行分析,升温速率:10/min;气氛:空气,100ml/min,结果如图8所示。从TG曲线上可以看出,配合物在加热过程中出现两个失重过程,两个过程的失重率分别为23.9和41.7。从DTA曲线上可以看出,第一个失重过程为吸热过程在118.7时反应速度最大,此过程是由于失去配合物中的配位水分子而产生的,实际失重率23.9与理论失重率23.73吻合。第二个失重过程为放热过程,在381.0时达到最大。

18、反应速度,此过程对应的是失去有机配体过程。加热后产物的残留物为铈的氧化物含量为34.4,比残留物为纯CeO2(理论值为37.8)的含量要低,残留物中氧与铈含量比低于2,说明残留物中含有除了Ce4+外还有部分Ce3+存在,使残留物晶格中说 明 书CN 104402916 A4/4页6存在大量氧离子空位,这对催化剂的催化性能是非常有利的。0035 4、铈均苯三甲酸配合物对AP的催化性能研究0036 图9是纯AP和加入5的Ce(1,3,5-BTC)(H2O)6配合物作为催化剂后AP热分解的TG和DTG曲线图,其中,升温速率:20/min;气氛:氮气,100ml/min。从图9a中的TG曲线可以看出,。

19、纯AP分解分两步进行,在低温分解阶段有20的失重,在高温分解阶段有80的失重。图9b则显示在Ce(1,3,5-BTC)(H2O)6的催化作用下,AP热分解为一步失重。0037 从图10的DSC曲线图(升温速率:20/min;气氛:氮气,100ml/min)可以看出,加入Ce(1,3,5-BTC)(H2O)6催化剂后对AP晶型转变过程没有影响。图10b所示,在Ce(1,3,5-BTC)(H2O)6催化作用下,在368.0出现一个时间范围很小的放热峰,这说明分解反应速度较快且放热集中,与其对应在图9b中的TG和DTG曲线只有一步失重,失重率为96.8,说明AP在较短的时间内就已经分解完全。此外,C。

20、e(1,3,5-BTC)(H2O)6催化剂还使AP的DSC表观分解热由529.0J/g增加到1763.5J/g,说明Ce(1,3,5-BTC)(H2O)6配合物对AP热分解有很强的促进作用。0038 对于Ce(1,3,5-BTC)(H2O)6配合物对AP热分解存在很强的促进作用是由于部分AP在低温分解放出的热量促进了Ce(1,3,5-BTC)(H2O)6配合物分解产生热量以及生成含有大量Ce3+和氧离子空位存在的CeO2。配合物分解产生的Ce4+-Ce3+提供了AP热分解发生氧化还原反应时电子转移的通道,氧离子空位也可成为反应的活化中心,使得AP热分解提前。除此之外,配合物在分解过程中也产生部。

21、分热量,使得AP的DSC表观分解热显著增加。0039 上述实施方式旨在举例说明本发明可为本领域专业技术人员实现或使用,对上述实施方式进行修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,故本发明包括但不限于上述实施方式,任何符合本权利要求书或说明书描述,符合与本文所公开的原理和新颖性、创造性特点的方法、工艺、产品,均落入本发明的保护范围之内。说 明 书CN 104402916 A1/5页7图1图2图3说 明 书 附 图CN 104402916 A2/5页8图4图5说 明 书 附 图CN 104402916 A3/5页9图6图7说 明 书 附 图CN 104402916 A4/5页10图8图9说 明 书 附 图CN 104402916 A10。

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > 化学;冶金 > 有机化学〔2〕


copyright@ 2017-2020 zhuanlichaxun.net网站版权所有
经营许可证编号:粤ICP备2021068784号-1