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·1902· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 35 卷

如图 1 所示，所有样品均显示出类水滑石结构 的 ν 2 与 ν 4 振动及类水滑石层板中 M—O 键的晶格振
的特征衍射峰，在 2θ = 11.5和 23.3附近尖锐且对 动有关 [24-25] 。
称的衍射峰分别对应于（003）和（006）面，宽且 表 l 为不同 Mg 含量的 NiGa 类水滑石的 ICP 及
不对称的（009）、（015）和（018）面的衍射峰分别 碱量分析数据。
出现在 34.5, 39.0 和 46.6附近 [16-17] 。在 2θ = 60、63
出现的对应于平面（110）和（113）处的衍射峰可以 表 1 不同 Mg 含量 NiMgGa 类水滑石的 ICP 及碱量分析
说明阴离子和阳离子在结构中的排列有序性 [18-19] 。 结果
Table 1 Analytic results of ICP and the amount of basic sites
从 XRD 图中可以看出：随着 Mg 含量的增加，类水 of the samples with different Mg contents
滑石结构的有序性呈逐渐升高趋势，这可能是由于 H_ = 7.6~10.0 碱性
样品 n(Ni)︰n(Mg)︰n(Ga)
Mg 更易于形成水滑石结构。 位含量/(mmol/g)
Ni 2 Mg 2 Ga-LDH 样品的 SEM 图见图 2。 Ni 2Ga-LDH 2.1︰0︰1 0.20
Ni 2MgGa-LDH 2.3︰1.0︰1 0.22
Ni 2Mg 2Ga-LDH 2.3︰1.9︰1 0.26

如表 1 所示，ICP 测定的 n(Ni)∶n(Mg)∶n(Ga)
与投料量基本相等，说明制备过程中体系的 pH 适
2+
2+
3+
中，Ni 、Mg 及 Ga 沉淀完全。使用 Hammett 指
示剂法分析催化剂中的碱性位点而不是通过 CO 2 -
TPD（CO 2 的程序升温脱附），是因为在 CO 2 -TPD

图 2 Ni 2 Mg 2 Ga-LDH 样品的 SEM 图 分析中 LDH 样品必须进行高温预处理，这势必会破
Fig. 2 SEM image of Ni 2 Mg 2 Ga-LDH sample 坏 LDH 样品的结构。表 1 数据表明，Mg 的引入可
以显著提高催化剂表面碱性位的含量，与 Ni 2 Ga-
如图 2 所示，样品出现了层板状团聚晶体，这
LDH 相比，Ni 2 Mg 2 Ga-LDH 表面碱性位数量明显升
些 片状结 晶边 面交错 粘结 形成水 滑石 所特 有 高，表明在类水滑石结构中引入 Mg 是提高其表面
“Sand-rose”状表面形态 [20] ，具有层状材料所特有 碱性位数量的有效方法。为了研究催化剂表面碱性
的结构特点，与文献报道一致 [21-22] 。
对其催化性能的影响，在模型反应中首先选择碱性
Ni 2 Mg x Ga-LDHs（x=0、1 和 2）样品的 FTIR
位含量最高的 Ni 2 Mg 2 Ga-LDH 作催化剂。
谱图见图 3。
2.2 Mg 改性 NiGa 类水滑石的催化性能
2.2.1 反应溶剂的影响
以苯甲醇氧化制苯甲醛为模型反应，以 0.5 g
Ni 2 Mg 2 Ga-LDH 为催化剂，在苯甲醇 1 mmol、溶剂
5 mL、O 2 10 mL/min、80 ℃、反应时间 4 h 条件下，
首先考察了反应溶剂的影响，结果见表 2。

表 2 溶剂对反应的影响
Table 2 Effect of solvent on the reaction
序号 溶剂 苯甲醇转化率/% 苯甲醛选择性/%
1 甲苯 86.6 >99

图 3 Ni 2 Mg x Ga-LDHs（x=0、1 和 2）样品的 FTIR 谱图 2 1,4-二氧六环 <5 >99
Fig. 3 FTIR spectra of Ni 2 Mg x Ga-LDHs (x=0, 1 and 2) samples 3 N,N-二甲基甲酰胺 28.3 >99
4 硝基苯 33.5 >99
如图 3 所示，由于层羟基和层间水分子的强烈 5 二苯醚 74.1 >99
−1
的—OH 伸缩振动，所有样品在 3468 cm 附近有较 6 均三甲苯 89.8 >99
强且宽的谱带 [23] ，可能是由于中间层中的羟基和水
−1
分子之间氢键影响。在 1638 cm 处的吸收峰说明样 从表 2 可以看出，溶剂的极性对反应的活性具
−1
品中水分子的存在。在 1384 cm 处尖锐的吸收峰对 有显著影响，但对苯甲醛的选择性影响较小，几乎
2− 2−
应于 CO 3 的伸缩振动，说明类水滑石层间存在 CO 3 观测不到过氧化产物苯甲酸的生成。反应结果显示，
−1
阴离子。在 1000~400 cm 内，这些吸收峰与碳酸根 弱极性溶剂（甲苯和均三甲苯）有利于苯甲醇的氧