壳层钛硅分子筛的制备与表征

采用两步水热晶化方法,以有机硅源和钛源制备了壳层钛硅分子筛RTS,利用多种分析表征和评价手段对RTS和常规钛硅分子筛TS-1的物化性质及催化氧化性能进行了分析表征和评价。结果表明:所制备的RTS物相为MFI结构,活性钛物种主要分布在颗粒的表层,为壳层钛硅分子筛;RTS在苯酚羟基化制备苯二酚的探针反应中表现出与TS-1相当的催化氧化活性和目的产物苯二酚的选择性,而且可重复使用,性能优于TS-1。     

钛硅分子筛HTS的开发和应用

具有空心结构的新型环境友好催化氧化材料钛硅分子筛HTS,显著改善和提高了现有钛硅分子筛TS-1的催化氧化反应性能,解决了钛硅分子筛合成难于重复以及反应活性不易稳定的问题,探针反应苯酚羟基化的反应诱导期比传统合成法所得钛硅分子筛TS-1缩短一半.HTS在低温氮吸附等温线和脱附等温线之间存在明显滞后环;尺码分子苯吸附量也远大于常规钛硅分子筛TS-1的苯吸附量;已在环己酮氨肟化过程得到工业应用,显著简化了现有生产工艺,转化率大于99.5%,选择性大于99%.     

MeAPO-11的合成及其在苯酚羟基化反应中的催化性能

 采用气相转移法合成了一系列杂原子磷铝分子筛MeAPO-11（Me为Cu、Fe、Zn、Mn）,并利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、热重-差热分析（TG-DSC）、漫反射紫外-可见光谱(DR UV-Vis)和等离子发射光谱（ICP）对其进行了表征,同时考察了它们对苯酚羟基化反应的催化性能。结果表明,采用气相转移法合成的MeAPO-11分子筛具有较高的结晶度和稳定性,杂原子可以通过同晶取代Al进入分子筛骨架。CuAPO-11具有较高的苯酚羟基化反应催化活性;MnAPO-11催化苯酚羟基化反应中,邻苯二酚选择性较对苯二酚选择性高许多。     

表面富钛TS-1分子筛的表征与评价

钛硅分子筛(TS-1)是MFI结构的含Ti杂原子分子筛,可与低浓度H2O2一起催化氧化多种有机物.将活性中心Ti分布在TS-1分子筛的表面,则有利于减少扩散的影响.制备了表面富钛TS-1分子筛,采用XRD、XRF、SEM、TEM、FT-IR等手段对其进行了表征.结果表明,制备所得表面富钛TS-1分子筛的Ti在TS-1分子筛表面的径向分布具有中间少边沿多的性质,其他物化性质则与常规TS-1分子筛相近.通过催化反应发现表面富钛TS-1分子筛有反应诱导期更短的突出特点,有较好的应用前景.     

杂原子分子筛的新型制备方法及其催化性能的研究

概述了以MWW型晶体结构为主的杂原子分子筛的新型合成方法及其催化性能.采用多种制备方法合成了以钛硅分子筛为主的MWW型结构杂原子分子筛,并研究了其以H2O2为氧化剂的多种有机物的液相氧化反应的催化性能.研发了新一代钛硅分子筛--Ti-MWW的晶化助剂水热合成法、干溶胶固相晶化法、氟化物法、结构可逆转变后处理合成法以及双模板剂结构导向直接合成法.Ti-MWW催化剂在烯烃的环氧化和酮类的氨氧化反应上,显示出比TS-1和Ti-Beta等常规的钛硅分子筛更优越的催化活性和目标产物选择性.通过层剥离处理以及分子水平上的层间扩孔技术,可以将Ti-MWW转变为适合于大分子催化氧化的催化材料.Sn-MWW和Ga-MWW催化剂在环状酮类的Baeyer-Villiger氧化反应中显示良好的催化性能.     

钛硅分子筛晶化过程XRD和FT-IR的研究

通过XRD和FT-IR等分析手段跟踪钛硅分子筛晶化生成分子筛的过程，并探讨了钛硅分子筛晶化生成分子筛的晶化机理。结果表明：在晶化初期，硅钛胶聚合体中硅钛相互作用逐渐形成微小晶核，这种微小晶核具有复杂结构，随晶化过程缓慢长大形成分子筛；与以酸性中心为催化活性中心的常规分子筛不同，钛硅分子筛的苯酚羟基化反应活性不与结晶度成正比，而与分子筛中的氧化活性中心有关；晶化过程不仅生成分子筛，还具有清理分子筛孔道的作用。     

水热合成条件对TS-1分子筛苯酚羟基化反应性能的影响

用四丙基氢氧化铵为模板剂水热法合成TS -1分子筛 ,经XRD、IR等表征证实合成的分子筛具有TS -1分子筛的典型光谱特征 ,SEM表征证实合成的TS -1分子筛结晶完全、晶粒均匀。该分子筛用于苯酚羟基化反应具有高催化活性和高选择性。结合物性表征研究了水热合成条件对合成的TS -1分子筛苯酚羟基化反应活性及选择性的影响。结果表明 ,最佳合成条件为 :晶化时间 2 4～ 72h ;晶化温度 170℃ ;模板剂用量及原料配比n(TPAOH) /n(SiO2 ) =0 2 2～ 0 3 0 ,n(SiO2 ) /n(TiO2 ) =3 3 ,n(H2 O) /n(SiO2 ) =3 5。     

空心钛硅分子筛催化材料：从理性设计到工业应用

针对传统钛硅分子筛存在选择性差、活性低和合成重现性差等问题,从“钛状态”和“晶内孔结构”入手,中国石油化工集团有限公司开发了具有自主知识产权的系列空心钛硅分子筛(HTS)催化材料,支撑国内首套环己酮氨肟化和丙烯环氧化技术实现了工业化。由于模板剂四丙基铵阳离子(TPA⁺)无法进入分子筛晶内,推测分子筛晶内缺陷溶解和溶解的硅钛物种沿着分子筛外表面再结晶是产生晶内空心和形貌变化的根本原因。综述了近年来HTS在结构设计、催化性能强化和催化氧化应用方面的研究进展,重点归纳总结了HTS在工业中的应用情况。     

气-固相法制备的 Ti-ZSM-5 的表征及其催化氧化性能--母体性质的影响

分别以B-ZSM-5和Al-ZSM-5沸石分子筛为母体，预处理后，在高温下与TiCl4进行气-固相反应合成钛硅沸石Ti-ZSM-5。以XRD、FT-IR、UV-Vis、XRF、ICP-AES、SEM等手段对催化剂进行了表征，并考察了母体性质对钛进入骨架及其存在形式的影响以及各样品的丙烯环氧化和苯酚羟基化性能。结果表明，母体本身的物化性能直接决定了所合成的Ti-ZSM-5分子筛中钛的含量及其存在形式。以脱硼ZSM-5分子筛为母体，所合成的Ti-ZSM-5中骨架钛含量高，非骨架钛含量低，催化性能最好。丙烯环氧化反应中，少量锐钛矿型非骨架钛的存在不会对过氧化氢的有效利用率产生太大影响，但当非骨架钛占据多数且为金红石型TiO2时，会使得过氧化氢的有效利用率急剧降低，同时由于反应活性中心少且被覆盖，催化活性降低；苯酚羟基化反应中，骨架钛含量的差异与催化剂晶粒的大小同时起着重要的作用，强酸中心的存在降低了样品的苯酚羟基化活性。     

环己酮氨肟化工艺中不可逆失活HTS分子筛的再生

开发了一种简便且高效的商业环己酮氨肟化工艺不可逆失活HTS分子筛的再生方法。将赶醇处理后的硅钛物种与失活HTS分子筛混合物进行二次水热晶化处理,将促进双氧水分解的无定形TiO2 SiO2颗粒包埋到分子筛晶体中。TEM、XPS和Py IR分析表明,二次晶化处理可使失活HTS分子筛溶解和再结晶生长,从而造成无定形TiO2 SiO2颗粒被包埋到了分子筛晶内。苯酚羟基化和双氧水分解实验结果表明,将酸性富钛粒子包埋可以阻断其与双氧水分子的直接接触,减弱双氧水无效分解,因此再生HTS具有与新鲜HTS接近的催化性能。同时,本研究为“量体裁衣”式设计分子筛催化材料提供了一条新的视角。     

TS-1催化转化乙烯制备乙二醇

以钛硅分子筛TS 1为催化剂,以H2O2为氧化剂,详细考察了间歇式反应釜中催化剂 n(Si)/n(Ti)、反应温度、压力、H2O2浓度等参数对乙烯催化转化制备乙二醇反应的影响。结果表明,分子筛骨架钛物种含量的增加有利于提高H2O2的有效利用率和产物乙二醇的选择性,反应过程中催化剂的部分失活可能源于其表面吸附有机物种而导致的骨架钛位点可及度的降低。在反应温度60℃、乙烯压力05 MPa、H2O2浓度083 mol/L的条件下,采用n(Si)/n(Ti)为50的TS 1催化剂催化乙烯转化制备乙二醇,H2O2的有效利用率和乙二醇的选择性可以分别达到8563%和9557%。     

高品质四丙基氢氧化铵的制备

四丙基氢氧化铵（TPAOH）的品质是影响TS－1分子筛性能的最重要的因素之一。而不同的制备方法得到的TPAOH水溶液质量差距较大，尤其是杂质的含量。本文采用氨洗阴离子树脂交换法制得的高品质TPAOH水溶液可合成出高质量的TS－1分子筛，该分子筛具有良好的催化活性。     

苯酚羟基化制苯二酚物料体系的分析方法

对苯酚直接羟基化制苯二酚反应物系的分析方法进行研究。用聚乙二醇２００００作固定液，用ＰｏｒａｐａｋＰ作载体，热导检测的ＧＣ分析方法分析样品中苯酚、邻苯二酚、对苯二酚和水的相对组成，用热失重分析方法分析样品中焦油的含量，进而计算样品中各物质的实际组成、反应中苯酚的转化率及生成苯二酚的选择性。因而可以正确地评价催化剂的活性指标及工程因素对苯酚羟基化制苯二酚反应的影响。     

钛硅沸石TS-2的合成及表征

采用水热法在不同条件下合成出钛硅沸石ＴＳ－２。以ＸＲＤ、ＩＲ、元素分析、ＴＥＭ、ＵＶ－Ｖｉｓ和ＮＨ３－ＴＰＤ表征各样品并研究影响ＴＳ－２合成的因素。发现单聚态硅源有利于钛进入沸石骨架，而诸如Ｎａ＋等杂质电解质离子在结晶前母液中的存在则起相反作用。此结论从各ＴＳ－２样品催化苯酚双氧水羟基化时表现出巨大活性差别中得到进一步证实。ＵＶ－Ｖｉｓ测试发现２１２ｎｍ附近的强烈电子跃迁信号，不仅是四配位骨架钛的表征，也是由钛的高度分散造成的。     

添加微量铝对TS-2合成及苯酚羟基化的影响

以硅溶胶为硅源合成分子筛TS 2时 ,在溶胶制备过程中添加微量的铝 ,可以降低模板剂氢氧化四丁基铵 (TBAOH)的用量 ,当TBAOH/SiO2 降低到 0 .1以下时 ,仍然合成了性能优良的TS 2 ,而且用于苯酚过氧化氢羟基化反应过程中催化活性也大大提高。所得催化剂用XRD ,IR ,ICP进行了表征     

TS-2型钛硅分子筛催化氧化苯乙烯的重排反应

研究了钛硅分子筛作为弱酸催化剂用于催化氧化苯乙烯的重排反应，发现不同合成条件对其合成分子筛的催化重排活性和选择性有较大的影响。由ＸＲＤ和ＦＴ－ＩＲ表征有较高结晶度和骨架钛量的分子筛具有较高的重排活性和生成苯乙醛的选择性；而结晶度和骨架钛量都较低的分子筛其重排选择性明显下降。此外还考察了反应温度、溶剂和催化剂用量对重排反应的影响规律。     

改进的无溶剂法制备FeAPO-11分子筛及其催化性能

在文献中所报道AEL型分子筛无溶剂合成法的基础上，引入低温预处理、机械化学预处理、晶种和双氧水等合成变量进行具有特定形貌或孔结构的高结晶度的FeAPO-11分子筛的合成，并将制备的分子筛作为催化剂应用于苯酚的羟基化反应中。采用 XRD、SEM、氮气物理吸脱附以及紫外可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）等手段对FeAPO-11分子筛进行表征，深入探讨了催化剂上铁元素含量、铁物种分布和比表面积等因素对苯酚羟基化反应的影响。结果表明，低温预处理和双氧水的引入能显著提高FeAPO-11分子筛的结晶度，在特定条件下能制备出具有规则纳米晶聚集体形貌的FeAPO-11分子筛。催化结果表明，苯酚羟基化反应的诱导期长短主要取决于FeAPO-11催化剂中非骨架铁形式的多核铁的含量。在被考察的5个催化剂中，FeAPO-11-LHSB由于具有规则的纳米晶聚集体形貌、高的外表面积及骨架铁含量，在苯酚羟基化反应中展示出最优的性能，其苯二酚的产率和选择性分别为33.6%和67.6%。     

Ni2P/Ti-MCM-41的催化加氢脱硫性能

以MCM 41和Ti MCM 41介孔分子筛为载体,低温还原法(400℃)制备了磷化镍催化剂。采用XRD、BET、FT IR、Py FT IR、XPS、CO吸附等手段对催化剂进行了表征。采用固定床反应器,以二苯并噻吩为模型化合物,评价了磷化镍催化剂的加氢脱硫催化性能。结果表明,〖JP2〗金属Ti的引入可以增强载体和催化剂的B酸和L酸酸性;金属Ti因其电子助剂的作用,能够促进更细小尺寸的Ni2P活性相的形成。在反应温度340℃、反应压力30 MPa、质量空速(MHSV)35 h-1、V(H2)/V(Oil)=650的条件下,Ni2P/Ti MCM 41催化二苯并噻吩加氢脱硫反应的转化率高达9938%,与相同条件下制备的Ni2P/MCM 41相比,提高了约17百分点。Ni2P/Ti MCM 41催化剂具有更优的原料处理能力和更佳的催化活性的原因可归结为金属Ti的电子效应、活性相的尺寸和分散度以及催化剂适宜的酸性。