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本文以偏钒酸铵的草酸溶液为浸渍前驱体,活性炭为载体,采用等体积浸渍法制备了V2O5/C催化剂,并将其应用于乙二醛的液相氧化。研究结果表明,V2O5/C催化剂对乙二醛的氧化具有良好的催化活性和乙醛酸选择性,反应过程中无需控制溶液pH值即可得到乙醛酸,乙醛酸在V2O5/C催化剂作用下不存在过度氧化,乙二醛的氧化产物主要是甲酸和乙醛酸,它们是一平行反应。在确定了催化体系中氧化产物的基础上,建立了比值导数波谱法同时分析乙二醛和乙醛酸,该法为乙二醛催化氧化过程的实时、快速分析提供了新的手段。研究结果表明,乙二醛的催化氧化副产物甲酸对乙二醛和乙醛酸的分析没有干扰。乙二醛在1.68～8.53 mg/L范围内,乙二醛的吸光度比值导数值与ρ成良好的线性关系,其回归方程为:D=-0.5374ρ+0.0104,r =1;乙醛酸在1.47～7.33mg/L范围内,乙醛酸的吸光度比值导数值与ρ成良好的线性关系,其回归方程为:D=0.01631ρ-0.0135,r =0.9956。对V2O5/C催化剂的制备条件进行了考察,发现催化剂中V2O5的负载量及催化剂制备过程中的焙烧温度对V2O5/C催化剂的催化性能影响较大。BET、XRD、TEM的表征结果表明,V2O5含量较低时,催化剂的活性组分分散度较高,乙二醛转化率和乙醛酸得率随着V2O5的含量提高而逐渐增加;当V2O5含量大于3wt%时,V2O5颗粒在活性炭表面发生明显聚集,V2O5开始出现多层吸附,催化剂的有效活性比表面积降低,导致乙二醛转化率和乙醛酸得率略有下降;焙烧温度主要影响活性组分V2O5的颗粒大小,随着焙烧温度的增加,V2O5颗粒逐渐增大。当V2O5负载量为3wt%、焙烧温度为573K时,催化剂具有较高的催化活性和选择性,反应10h,乙二醛的转化率为25.82%,乙醛酸得率为10.28%。V2O5/C催化剂重复使用三次后,乙二醛的转化率和乙醛酸的得率分别降低了14.91%和6.46%。新、旧催化剂的XRD表征结果表明,活性组分V2O5的流失是导致催化剂失活的主要原因。本文还对乙二醛液相氧化反应的热力学进行了研究。结果表明,乙二醛制备乙醛酸的过程为放热反应,在热力学上可以自发进行。对乙二醛在V2O5/C催化作用下的氧化机理进行了探讨,并利用Langmuir–Hinshelwood模型建立了动力学方程。参数估值表明,在V2O5/C催化作用下,乙二醛制备乙醛酸的过程中表面化学反应为速率控制步骤。乙二醛氧化制备乙醛酸的活化能为27.02KJ/mol,乙二醛的吸附热为-11.85 KJ/mol,乙醛酸的吸附热为17.88 KJ/mol。