水热法制备3D花球状Bi2SiO5及其光催化油酸酯化反应

化石燃料资源的枯竭和环境污染等问题,使寻找生物燃料等可持续、可再生能源成为世界关注的焦点.本文通过简单水热法制备3D花球状Bi2SiO5,并用于在模拟太阳光照射下油酸与甲醇的光催化酯化反应.为了解Bi2SiO5催化剂的物理、化学和光学性质,采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、氨-程序升温脱附(NH3-TPD)和紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)对其进行表征,且通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析反应产物成分组成.酯化反应产物油酸甲酯的产率通过1HNMR进行定量分析,计算过程简单、结果精确可靠.在模拟太阳光照射下,最优反应条件为:醇油比为12∶ 1、催化剂用量为5％(质量分数)、反应温度为70℃、光照反应时间为6h,油酸甲酯产率为28.8％.核磁共振氢谱(1HNMR)分析结果显示油酸甲酯选择性高达100％,且催化剂循环3次后油酸甲酯产率仍可达26.8％,稳定性强.电子自旋共振(ESR)测试表明,Bi2SiO5光催化酯化反应过程中存在羟基自由基(·OH)和超氧基自由基(·O2-).基于Bi2SiO5首次用于光催化酯化反应,为解释其具有催化活性的原因,提出了其光催化酯化反应机理.