Ti-SBA-15介孔分子筛的制备与表征

以水玻璃为硅源、TiCl3为钛源、表面活性剂P123为模板剂,采用水热合成法一步合成了Ti-SBA-15介孔分子筛,并借助XRD、低温N2吸附、TEM和UV-Vis等表征手段研究了母液酸度、n(Si)∶n(P123)、晶化温度和n(Si)∶n(Ti)等条件对Ti-SBA-15介孔分子筛结构特性的影响。实验结果表明,在适合的母液酸度、硅源含量和晶化温度下可获得高结晶度、高有序度、大比表面积和大孔体积的Ti-SBA-15介孔分子筛。晶化温度过高会导致分子筛孔径增大、孔壁厚度减小、结晶度和有序度下降,同时促进骨架外六配位钛物种的生成。在n(Si)∶n(Ti)>20时合成的Ti-SBA-15介孔分子筛上,钛物种主要以四配位状态存在于分子筛骨架中。     

Ti-HMS的合成及其催化氧化性能

采用长链伯胺类表面活性剂作为模板剂,通过中性表面活性剂胶束(S0)与中性无机硅母体之间(I0)的氢键作用与自组装途径(即S0I0模板途径)合成了骨架含钛的中孔分子筛TiHMS。系统地研究了Si与Ti的摩尔比(vSi/vTi)、硅源及模板剂分子的碳链长度、钛源、模板剂/硅源的摩尔比(vHAD/vTEOS)等因素对TiHMS分子筛结构的影响。考察了Ti-HMS分子筛对苯乙烯的催化氧化性能。结果表明,只有在vSi/vTi>30时,分子筛产物才具有较高的比表面积和结构有序度。模板剂分子的碳链越长,则得到的TiHMS分子筛的孔容及孔径越大。vHAD/vTEOS=0.3时合成的分子筛比表面积最大。有机钛源(TEOT、TPOT、TBOT)分子的碳链长度对分子筛结构与物理化学性能无显著影响。     

钛硅分子筛的合成及其催化氧化反应研究进展

综述了近几年关于钛硅分子筛的合成方法及催化氧化反应方面的研究进展。钛硅分子筛是一类由四配位钛原子取代分子筛骨架中的硅或铝所形成的杂原子分子筛。孤立的四配位钛原子使分子筛具有优异的催化氧化特性,尤其是与H₂O₂组成的氧化体系,对烃类的低温选择氧化反应具有良好的应用前景。不同孔道结构的钛硅分子筛对于反应物及产物的分子尺寸具有不同的选择性,TS-1、TS-2等微孔分子筛更适合小分子反应(如丙烯环氧化反应),而Ti-SBA-15、Ti-MCM-48等介孔分子筛则对较大分子的反应更有利(如苯乙烯环氧化反应)。     

Ti-HMS分子筛的合成和气相硅烷化

以工业级正十六胺为模板剂,采用水热法合成了不同Ti含量的Ti-HMS分子筛,并用六甲基二硅氮烷对其进行气相硅烷化。采用X射线衍射、N2吸附、傅里叶变换红外光谱、交叉极化/魔角旋转29Si核磁共振、紫外-可见光谱和电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)对试样进行了表征。以过氧化氢异丙苯(CHP)为氧化剂,用环己烯的环氧化反应考察了Ti-HMS分子筛的催化性能。实验结果表明,合成的Ti-HMS分子筛试样具有典型的六方介孔特征,Ti主要以骨架四配位状态存在,硅烷化显著增加了Ti-HMS分子筛表面的疏水性。以不同Ti含量的Ti-HMS分子筛为催化剂,产物环氧环己烷(CHO)的选择性都超过90%,以凝胶中n(Si)∶n(Ti)=50时所合成的Ti-HMS分子筛为催化剂CHP转化率最高(75.9%)。以硅烷化后的Ti-HMS分子筛为催化剂,CHP转化率和CHO选择性有较大幅度的提高,分别达到80.3%和97.8%。     

钛掺杂有机无机杂化介孔分子筛的制备及催化环己酮氨肟化

以1,2-二(三乙氧基硅)乙烷(BTEE)为硅源、EO_(20)PO_(70)EO_(20)(P123)为模板剂、TiCl_3为钛源,采用水热合成法一步合成了钛掺杂的有机无机杂化介孔分子筛(Ti-PMO),借助N_2吸附-脱附、XRD、UV-Vis和NMR等手段对材料的物化性质进行了表征,考察了模板剂移除和酸处理对Ti-PMO催化环己酮氨肟化性能的影响。实验结果表明,骨架内有机基团桥联的Ti-PMO具有规整的六方介孔孔道和较高的疏水性,在环己酮氨肟化反应中呈现出较高的肟选择性,采取溶剂萃取方法可有效除去分子筛中的模板剂,且不对骨架结构产生影响,四配位钛和非骨架的六配位钛均为环己酮氨肟化反应活性中心,酸处理可有效除去分子筛中大量的六配位钛物种,但降低了分子筛的反应活性。     

Ti-HMS分子筛合成体系pH的研究

以十二胺(DDA)为模板剂、正硅酸乙酯为硅源、钛酸四丁酯为钛源,采用室温晶化,成功合成出含钛中孔分子筛Ti-HMS.改变合成体系的pH,制备出一系列Ti-HMS试样,以XRD、FTIR、UV-Vis对试样进行了表征,研究发现Ti-HMS合成体系的pH为10.72～10.83、HCl/SiO2摩尔比为0.02最佳.考察了Ti-HMS合成体系母液的pH随晶化时间的变化,结果表明,随晶化的进行Ti-HMS合成体系母液的pH变化不明显,HMS类中孔分子筛的晶化机理不同于微孔分子筛.     

铁为活性位的丙烯气相环氧化--不同方法制备的Fe-MCM-41的催化性能

研究了不同方法制备的Fe-MCM-41在添加钾盐前后对以N2O为氧化剂的丙烯环氧化反应的催化性能.发现添加KCl前的Fe-MCM-41上,丙烯氧化反应的主产物为丙烯醛,以直接水热合成法制备的催化剂转化率最高.添加钾盐后,反应主要产物为环氧丙烷,表明添加钾盐促使丙烯进行环氧化反应,此时以浸渍法和模板剂离子交换法制备的催化剂性能较好.紫外可见光谱表征表明,添加钾盐前,直接水热合成法制得的试样中铁主要呈四配位,可能位于分子筛骨架中,而以浸渍法和模板剂离子交换法制得的试样中含六配位的铁,添加钾盐后,各试样中主要含四配位的铁.通过比较不同方法制备的试样的催化性能,推测位于分子筛表面的四配位的铁物种为丙烯气相环氧化的活性位.     

Ti-HMS分子筛的合成、表征及催化性能研究

以十二胺为模板剂，正硅酸乙酯为硅源，钛酸四丁酯为钛源，于室温下合成了含Ti中孔分子筛Ti-HMS。通过改变Ti的用量得到了一系列不同硅／钛摩尔比（n（SiO2）／n（TiO2））的样品，采用XRD、TEM、XRF、UV-Vis等手段对这些样品进行表征；利用二苯并噻吩（DBT）和4，6-二甲基二苯并噻吩（4，6-DMDBT）氧化反应、丙烯环氧化反应、1-丁烯环氧化反应、环己酮氨氧化反应评价了所得样品的催化性能。结果表明，Ti-HMS分子筛多为20～70nm的球状颗粒，且具有2～3nm的蠕虫状（Worm-like）孔道；随着合成原料中Ti量的增加，进入Ti-HMS的骨架Ti量增多，但非骨架Ti也增多；随着骨架Ti含量的增加，样品的催化性能提高；Ti—HMS在大分子反应中的催化活性较高，在小分子反应中的催化活性不及TS-1。     

超声辅助液相后合成Ti-SBA-15催化剂的表征及其在丙烯环氧化中的性能

以全硅介孔分子筛SBA-15为载体,以钛酸四异丙酯为钛源,在超声辅助条件下采用液相后合成方法制备了Ti-SBA-15催化剂,并借助XRD、N2吸附、TEM和UV-Vis等表征手段研究了催化剂的结构特性。以过氧化氢异丙苯(CHP)为氧化剂,考察了Ti-SBA-15催化剂在丙烯环氧化反应中的催化性能。实验结果表明,在超声波的空化作用下,Ti原子更易于进入SBA-15分子筛骨架中形成具有环氧化活性的四配位Ti物种,同时也有效减弱了后合成过程对SBA-15分子筛孔道结构的破坏。与常规液相后合成方法相比,采用超声辅助液相后合成方法制备的Ti-SBA-15催化剂表现出更高的丙烯环氧化催化性能,CHP转化率达到94.8%,环氧丙烷选择性达到96.5%,CHP的有效利用率达到91.5%。     

镧对CoMCM-41介孔分子筛结构的影响

以硅酸钠、氯化钴和氯化镧为原料,十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,通过水热法合成了CoMCM-41介孔分子筛和Co-LaMCM-41介孔分子筛。采用XRD、FT-IR、TEM、N_2吸附-脱附等方法对试样的物化性能进行表征,结果表明:合成出了具有介孔结构的CoMCM-41和Co-LaMCM-41,550℃焙烧可以将模板剂有效去除并不影响介孔结构。CoMCM-41的比表面积为897.25 m~2/g,Co-LaMCM-41的比表面积为508.85 m~2/g。引入稀土元素镧使CoMCM-41介孔分子筛的比表面积下降,平均孔径增大,介孔有序性降低。     

Ti-HMS分子筛的制备与催化氧化脱硫性能研究

以十二胺(DDA)为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,于室温下合成了n(SiO2）/n(TiO2)分别为20,40,80,160的中孔杂原子分子筛Ti-HMS,并通过XRD,FT-IR,SEM等物化手段对分子筛进行表征,利用噻吩的催化氧化反应为探针反应来评价所制得样品的催化性能,探索了n(SiO2）/n(TiO2)、反应时间、反应温度对样品催化性能的影响。结果表明：所制备样品具有典型的HMS介孔结构,为大小0.2~0.4 μm的小球。相同的反应条件下,当n(SiO2）/n(TiO2)=20时,噻吩脱除率最高,而n(SiO2）/n(TiO2)=160时,噻吩脱除率比n(SiO2）/n(TiO2)为40和80的分子筛脱硫率高,表明分子筛钛含量和孔径是影响其催化性能的重要因素;在考察范围内,随着反应温度和时间的增长,噻吩脱除率提高。     

丙烯环氧化合成环氧丙烷技术的研究进展

综述了丙烯催化环氧化合成环氧丙烷(PO)技术的研究进展,包括以分子氧为氧化剂、H2O2为氧化剂、原位合成H2O2为氧化剂和有机过氧化物为氧化剂的催化氧化法。同时,对各种催化反应工艺、催化剂和催化反应机理进行了讨论,并对PO的绿色催化合成技术的前景进行了展望。丙烯一步环氧化生产PO工艺具有流程简单、副产物少和环境友好等优点,是PO生产工艺的未来发展方向,其中TS-1分子筛催化丙烯与H2O2一步环氧化工艺具有较大的竞争力,极有可能实现工业化;而丙烯一步气相环氧化技术极具潜力,但目前催化剂的性能离工业化仍有一定距离。     

HTS分子筛催化丙烯环氧化反应的研究

研究了晶粒具有空心结构的钛硅分子筛（HTS）催化丙烯环氧化反应的催化性能。分别考察了成型粘结剂、反应温度对HTS催化丙烯环氧化反应的影响。结果表明，硅溶胶作粘合剂挤条成型催化剂对环氧丙烷的选择性显著优于铝溶胶，环氧丙烷选择性和H2O2有效利用率均随反应温度的升高而降低。在固定床反应装置上，采用正交试验法优化的反应条件为：丙烯与H2O2的摩尔比3∶1，甲醇与H2O2的摩尔比为40∶1，质量空速为7.5 h-1。     

在丙烯环氧化反应中环氧丙烷对TS-1催化性能的影响

环氧丙烷(PO)是TS-1催化丙烯环氧化反应的主要产物。笔者采用TS-1多次循环使用、反应物料中加入PO以及不同条件下PO浸渍TS-1等模拟方法，考察了环氧丙烷对TS-1催化性能的影响。结果表明，经多次循环使用后，TS-1活性没有变化，环氧丙烷选择性随使用次数增加而逐渐下降。反应过程中产生的和已存在的PO部分抑制了反应体系中心H2O2对TS-1的不利影响。在不同反应体系中PO对TS-1催化活性的影响不同。采用PO浸渍TS-1时，溶剂、溶剂／PO体积比对TS-1活性影响有很大差别，无溶剂时PO可快速导致TS-1失活。     

环氧丙烷生产工艺经济技术评析

含钛沸石分子筛用于丙烯与低浓度过氧化氢选择性氧化可以得到较高环氧化产率。在廉价钛硅分子筛催化剂作用下,丙烯过氧化氢环氧化工艺有可能获得工业化。分析比较了已经工业或可能工业化的环氧丙烷生产路线,对以过氧化氢为原料的环丙烷生产工艺进行了经济技术评析,表明该工艺路线在生产成本及环境保护等方面具有较强的竞争力。     

负载型碘化钾催化合成碳酸亚丙酯的研究

采用浸渍法制备了负载型 KI 催化剂,通过 BET、XRD 和 CO_2-TPD 等方法对催化剂进行了表征,考察了催化剂的环化加成反应活性。结果表明,将 KI 负载到不同载体上,其催化性能明显不同,KI/MgO 催化剂具有较高的环化加成活性。载体的比表面和孔结构与催化剂的环化加成活性无关。催化剂表面的酸碱性是影响环化加成活性的重要因素。适宜的反应温度和压力分别为423K 和4.0 MPa。     

钛硅分子筛的制备、表征及其催化丙烯环氧化工艺的研究

以正硅酸乙酯为硅源、钛酸四丁酯为钛源、四丙基氢氧化铵为模板剂,采用水热合成法制备钛硅分子筛。利用X射线粉末衍射（XRD）、紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）和扫描电镜（SEM）方法对该分子筛进行了表征。以H2O2为氧化剂、甲醇为溶剂,在淤浆床反应器中研究了钛硅分子筛催化丙烯环氧化反应的性能。结果表明,在钛硅分子筛用量1.5 g、甲醇用量150 mL、30% H2O2 用量25 mL、2.5% NaHCO3用量0.2 mL、反应温度55 ℃、反应压力0.2 MPa、反应时间1 h、丙烯流量 1 L/min的条件下,H2O2的转化率和有效利用率分别达到94.4%和88.8%,环氧丙烷选择性和收率分别为98.7%和87.6%,反应体系中丙烯质量分数约为8.0%。     

介孔载体嫁接的离子液体催化二氧化碳合成碳酸丙烯酯

将离子液体1-丙基(三乙氧基硅基)-3-甲基咪唑的氢氧化物([Smim]OH)分别嫁接到介孔SiO_2、MCM-41和SBA-15分子筛上制备了非均相嫁接型离子液体,用傅里叶变换红外光谱、N_2吸附、元素分析和热重分析等技术对3种非均相嫁接型离子液体进行了表征。在无溶剂、温和的条件下,以非均相嫁接型离子液体为催化剂,研究了环氧丙烷(PO)与CO_2环加成合成碳酸丙烯酯的反应。实验结果表明,3种非均相嫁接型离子液体均具有较好的催化性能,[Smim]OH/SiO_2的催化性能最好;在[Smim]OH/SiO_2 1.260 mmol、PO 70 mmol、CO_22 MPa、120℃、8 h的优化反应条件下,PO的转化率可达99.5%;[Smim]OH/SiO_2重复使用4次后仍能保持较高的催化性能。