后合成Ti/HMS催化剂的表征及对丙烯的催化环氧化性能研究

以正硅酸乙酯为硅源,正十六胺为模板剂,乙醇和水为溶剂,采用水热合成法制备了纯硅HMS介孔材料.以TiCl4为钛源,采用气相接枝技术将Ti物种引入到HMS的骨架中,制得Ti/HMS催化剂;以六甲基二硅氮烷为硅烷化试剂,采用液相接枝技术,将甲基接枝到Ti/HMS催化剂表面,以提高催化剂的疏水性.采用XRD、N2吸附、TEM、UV-Vis和FT-IR等技术表征研究了催化剂的结构、表面化学组成及疏水性;以过氧化氢异丙苯为氧化剂,分别在淤浆床及固定床反应器中,研究了Ti/HMS催化剂对丙烯的催化环氧化性能及稳定性.研究结果表明,所制备的Ti/HMS催化剂具有典型的六方介孔结构特征,且钛物种主要以四配位的活性物种形式存在于骨架中;经硅烷化试剂处理后,催化剂的疏水性得到显著提高;经硅烷化处理后的催化剂对丙烯环氧化具有优异的活性、选择性和稳定性,在2400小时的稳定性实验中,CHP的转化率维持在99.0%以上,环氧丙烷的选择性维持在97.0%以上.     

硅烷化对Ti/HMS分子筛催化性能的影响

分别用水热法和气相沉积法制备了Ti/HMS分子筛,采用三甲基氯硅烷(TMCS)和六甲基二硅氮烷(HMDSZ)对Ti/HMS样品进行了气相硅烷化,并用X射线衍射、N2吸附、红外光谱、29Si核磁共振和紫外-可见光谱对样品进行了表征.丙烯环氧化反应的测定结果表明,硅烷化可显著提高环氧化催化活性.水热法制备的Ti/HMS经HMDSZ硅烷化后的催化活性比经TMCS硅烷化后的稍高;气相沉积法制备的Ti/HMS经HMDSZ硅烷化后的催化活性远高于经TMCS硅烷化后的催化活性.这是由于TMCS不但能与分子筛表面的硅羟基反应,而且能破坏分子筛骨架中的Si-O-Ti甚至Si-O-Si键,形成新的羟基,导致样品的亲水性较强,同时还能对气相沉积法制备的Ti/HMS中的四配位骨架钛产生破坏作用.     

化学气相沉积法制备Ti/HMS催化剂及甲基接枝改性

用化学气相沉积法制备了Ti/HMS介孔分子筛催化剂, 并对其进行甲基接枝改性. 用XRD、N2-吸附、ICP-AES、FTIR, UV-vis和29Si CP/MAS NMR等手段对样品进行了表征, 考察了催化剂的丙烯环氧化性能. 结果表明: 气相沉积法载钛和接枝改性减小了HMS分子筛表面的孔径和比表面, 但是分子筛的介孔特征仍然保持; 随着沉积时间的增加(0.5～2 h), 催化剂的钛含量逐渐增加, 催化活性也随之增加, 但当沉积时间超过2 h后, 钛含量和催化活性均保持不变; 接枝改性后催化剂的环氧化活性和选择性均显著提高; 气相沉积法合成Ti/HMS比水热法合成Ti-HMS具有更高的环氧化催化活性.     

新型高疏水性富含甲基Ti-HMS介孔分子筛的制备、表征和催化性能

通过共缩合和气相甲基接枝两步法制备了新型的高疏水性富含甲基的Ti-HMS介孔分子筛.采用X光衍射、N2吸附、红外光谱、硅核磁、热重、元素分析(原子发射光谱)、紫外可见光谱等手段和亲水性实验对样品进行表征,并用环己烯环氧化反应进行催化性能测试.结果表明,经过两步接枝甲基后,Ti-HMS仍保持典型的介孔结构特征,拥有较多的甲基含量和较高的疏水性,催化环己烯环氧化活性和选择性均比共缩合法(一步接枝法)Ti-HMS有所提高.     

HMS和NaY固载酒石酸钛配合物的研究

利用化学键合和“瓶中造船”方法,成功地将酒石酸钛配合物接枝到HMS(heragonal mesoporous silicas)上或包络合于微孔NaY内.FT-IR表征表明酒石酸钛在HMS上是通过与载体表面羟基发生交换作用而被固载的;在NaY载体上则是通过包络合被封装在载体的超笼内.UV-Vis可见漫反射表征表明两类固载型催化剂有着相似的钛配位环境.在催化肉桂醇环氧化反应中,HMS键合型催化剂的反应转化率比NaY包络型催化剂的高;但后者在环氧化选择性上要高于前者.回收样品的重复使用实验结果表明,两类固载型催化剂在重复使用过程中均存在不同程度的失活.     

以硅胶和三氯化钛为原料合成Ti-MCM-41分子筛 Ⅲ. Ti-MCM-41分子筛的催化活性

 考察了以硅溶胶和TiCl3水溶液为原料合成的含钛中孔分子筛Ti－MCM－41对苯乙烯,α－甲基苯乙烯和环己烯氧化反应的催化性能．结果表明,对于CC双键位于端部的苯乙烯和α－甲基苯乙烯,发生的主要反应是CC双键的氧化断裂,而对于CC双键位于中间的环己烯,发生的主要反应是环氧化反应．     

Ti掺杂苯基与乙基桥连的有序介孔有机硅的制备及其催化环己烯氧化反应

分别采用1,4-(双乙氧基硅烷)苯(1,4-BTEB)和1,2-三乙氧基硅基乙烷(1,2-BTESE)作为有机硅源,正硅酸乙酯(TEOS)为无机硅源,钛酸四丁酯(TBOT)为钛源,以Pluronic EO20PO70EO20(P123)为模板剂在酸性环境下水热合成制备了Ti掺杂的有机-无机有序介孔有机硅材料Ti-SBA-15-ben和Ti-SBA-15-et.同时,在合成过程中加入H2O2作为配合剂调节钛源水解速度,制备得到Ti-SBA-15-ben-H和Ti-SBA-15-et-H.采用FT-IR、DR UV-Vis、N2物理吸附、XRD、TG-DSC、TEM等方法对制备的样品进行了表征.结果表明:合成过程中加入H2O2制备的苯基桥连有机硅杂化材料具有较好的疏水性能,其骨架中活性4价位钛含量高,结构有序性最好.在以叔丁基过氧化氢(TBHP)为氧源的环己烯氧化反应中对制备的催化材料进行了对比评价,结果表明:Ti-SBA-15-ben-H表现出最高的催化活性,其催化的反应以环氧化产物为主,环己烯的转化率为26.9%,环氧选择性为32.8%,T i-SBA-15-et催化的反应以烯丙位氧化产物2-环己烯-1-酮为主,环己烯的转化率为8.5%,2-环己烯-1-酮选择性为41.2%.     

镁基复合氧化物催化烯烃环氧化反应

 制备了一系列镁基复合氧化物 MgM-n 样品 (M = Sn, Al, Ti, La, Ce, Zr; n 为 Mg/M 原子比), 用 X 射线衍射、N2 吸附-脱附、CO2 程序升温脱附、紫外可见漫反射光谱和电子自旋共振等手段表征了它们的结构和表面性质, 并考察了其以过氧化氢为氧化剂催化烯烃环氧化反应性能. 结果表明, MgM-n 样品表面碱量和催化性能与其中 M 的种类及含量密切相关. MgSn-4 样品的表面碱量比 MgAl-4 低, 虽两者在催化苯乙烯环氧化反应中, 苯乙烯转化率和环氧化物选择性均为 95% 左右, 过氧化氢利用率大于 80%, 但在循环使用过程中 MgSn-4 的催化性能更为稳定, 并在不同结构烯烃的环氧化反应中表现出优良的催化性能. 这除与 MgSn-4 表面碱强度适当有关外, 还与其中存在高分散的 Sn4+物种及其结构特性有关.     

钛嫁接介孔分子筛Ti-HMS的合成、表征与催化性能

 以有机金属二氯二茂钛作为Ti源,以HMS作为载体,采用嫁接法合成了一系列不同载Ti量的Ti-HMS.HMS的模板剂通过600 ℃焙烧或乙醇萃取紧随400 ℃焙烧脱除.合成Ti-HMS用热重-差热分析、 X射线粉末衍射、 N2吸附-脱附等温线、漫反射紫外可见光谱和傅里叶变换红外光谱进行了表征,并在温和反应条件下考察了Ti-HMS对过氧化氢液相氧化对叔丁基甲苯的催化性能. 结果表明,对载体采取乙醇萃取和低温焙烧的方法脱除模板剂有利于保护嫁接反应所需要的羟基; 随着载Ti量增加,骨架Ti逐渐减少,四配位的骨架Ti在对叔丁基甲苯氧化反应中具有催化活性; 非骨架Ti导致催化活性降低.在实验条件下,对叔丁基甲苯的转化率可达9.3%, 对叔丁基苯甲醛的选择性为100%.     

溴化锌-卤化正四丁基铵高效催化合成苯乙烯环状碳酸酯

溴化锌-卤化正四丁基铵二元催化剂高效催化合成苯乙烯环状碳酸酯, 当n-Bu4NI/ZnBr2摩尔比为2时, 在短时间内(30 min)可将苯乙烯环氧化物几乎完全转化为环状碳酸酯, 无其它副产物的生成. 在ZnBr2/n-Bu4NX的催化体系中加入Au/SiO2 氧化催化剂时, 能将苯乙烯直接氧化, 然后碳酰化实现“一锅法”制备环状碳酸酯. 在此合成路线中担载的纳米金催化第一步苯乙烯环氧化反应; ZnBr2/n-Bu4NBr催化第二步CO2环加成反应. 在温和的反应条件下(80 ℃, 1 MPa, 4 h)将环状碳酸酯的产率提高到42%.     

稀土复合钴基HMS催化剂的制备及其氯苯催化燃烧性能

以钴基HMS催化剂为主体,从稀土复合方式、不同稀土元素、稀土元素含量等方面系统考察了稀土元素对钴基HMS催化剂氯苯催化燃烧性能的影响。并将孔结构、XRD以及紫外可见漫反射等表征结果与催化活性进行了有效关联。结果发现:Ce较La和Nd能更好地改善钴基HMS的催化性能。同时发现,通过负载法进入HMS孔道的Ce较通过原位法掺杂在骨架的Ce具有更佳的促进作用,且当Ce盐(硝酸铈)的负载量为20%(质量分数)时,效果最好。     

助剂对Co／HMS催化剂结构和F-T合成性能的影响

详细研究了钍、锆、锗及铈助剂对钴质量分数为15％的Co／HMS催化剂结构、 F-T合成CO转化率、CO2选择性及烃分布的影响,结果表明：钍能适当提高F-T合成 活性,且低温下具有较强的链增长能力;锆、锗、铈降低了催化剂CO转化率,催化 剂加氢能力变强,导致低碳烃增加较快,汽柴油馏分段减低,相应的链增长能力降 低,并以锰和铈较为明显;XRD,TPR及TG表征表明：锆和铈可提高催化剂Co还原度 ,但F-T合成反应时金属Co易披氧化,反应中金属Co量明显减少,CO转化率降低, 并以铈最为显著;Th助催化剂Co还原度稍有减低,Co分散度高于Co／HMS,且反应 中金属Co较为稳定,Co转化率得以提高;添加Mn助剂后,催化剂难以还原,反应中 活性相金属Co量较小,CO转化率较低．     

甲基接枝化HMS介孔分子筛的制备、表征与吸附性能

以工业级正十六胺为模板剂合成纯硅HMS介孔分子筛,用液相沉积法、以环己烷为溶剂对其进行表面接枝改性,并用简单的热失重分析法确定了最佳的硅烷浓度:通过IR、29SiCP-MAS NMR、XRD和N2吸附等手段对样品进行表征,考察了样品的吸附性能.结果表明,甲基成功接枝于HMS表面,最佳的硅烷用量为0.23mol/L,甲基接枝后HMS的孔径和比表面有所降低;接枝后HMS的吸附水性能(亲水性)大幅度降低,而吸附环己烷性能(亲油性)大幅增加.     

钛钨改性HMS的合成及催化氧化苯甲醇合成苯甲醛

通过改变硅钛摩尔比和硅钨摩尔比合成了Ti-HMS和Ti/W-HMS型分子筛,并进行了NH3-TPD测试分析. 结果表明,当n(Si)∶ n(Ti)=30∶ 1、n(Si)∶ n(W)=400∶ 1时,分子筛的酸量最大. 利用上述不同HMS为催化剂,ω(H2O2)=30%的H2O2水溶液为氧化剂,在无有机溶剂及相转移催化剂条件下,氧化苯甲醇制备苯甲醛. 结果表明,Ti/W-HMS可选择性氧化苯甲醇制备苯甲醛;催化剂的酸量和酸强度越大,越有利于提高催化活性和选择性. 利用Ti(30)/W(400)-HMS为催化剂,当n(醇)∶ n(H2O2)=1∶ 2、ω(催化剂)=4%、反应时间为5 h时,苯甲醇的转化率和苯甲醛的选择性分别为72.6%、96.9%. 催化剂重复使用4次后,苯甲醇的转化率和苯甲醛的选择性分别为63.2%、89.1%.     

新型高性能Cu/HMS催化剂的合成及其在草酸二甲酯催化加氢合成 乙二醇反应中的应用

采用原位合成法合成了介孔Cu/HMS催化剂, 并以草酸二甲酯催化加氢合成乙二醇为探针反应考察了不同焙烧温度对反应催化性能的影响, 结果表明焙烧温度为650 ℃时合成的催化剂在该反应中表现出最佳的催化性能. 在反应温度为200 ℃、压力为3 MPa、氢酯比为50、液时空速为0.74 h－1的条件下, 草酸二甲酯的转化率达到100%, 并且乙二醇的选择性达到97%. 采用X射线粉末衍射、N2低温吸附、H2-TPR、N2O滴定、X射线光电子能谱及傅利叶变换红外光谱对系列催化剂进行了系统表征, 阐述了焙烧温度对催化性能影响的本质原因. 研究表明焙烧温度能够影响活性铜物种的分散度和铜物种与载体间的相互作用, 从而影响草酸二甲酯催化加氢的催化性能.     

A New Method to Remove Neutral Template in the Synthesis of HMS

The synthesis of mesoporous molecular sieves is believed to be one of the most exciting discoveries in the field of material science1. The formation of mesoporous structure relies on the template effect of the surfactant micelles2-4. Generally three kinds of interactions are involved in this process, i.e. electrostatic charge matching, hydrogen bonding and coordinative interaction5. After template-directed synthesis procedure, the after-treatment process is needed to remove the surfactant temp…     

Synthesis, Characterization, and Catalytic Properties of Ti, V, and Zr-HMS Prepared by Metallocene Grafting

Ti, V, and Zr-HMS molecular sieves were prepared by grafting the respective metallocene onto the pure silica HMS, XRD, N₂-physisorption, TEM, UV-Vis spectroscopy and elemental analysis were performed to characterize the samples prepared. The XRD patterns of the metal-grafted samples exhibited well-defined (100) reflections, and the intensity remained almost constant as with pure silica HMS. Surface area, hysteresis loop in N₂ adsorption isotherms and N₂ volume adsorbed decreased after metal grafting. The order of catalytic activity for 2,6-di-tert-butylphenol (2,6-DTBP) oxidation using H₂O₂ was V-HMS (91.5 % conversion) Ti-HMS(20.3 %) Zr-HMS(8.4 %). Metal leaching was detected for all the grafted samples in the reaction media; V-HMS(22 wt.%) Zr-HMS(3 wt.%) > Ti-HMS(2 wt.%). For V-HMS and Zr-HMS, further reaction after catalyst filtration indicated significant contribution to the reaction by the dissolved species.     

钍含量对Co/HMS催化剂结构和费托合成的影响

详细研究了钍含量对15% Co/HMS催化剂结构、费托合成CO转化率和烃分布的影响, 结果表明: 钍助剂的添加降低了催化剂的钴还原度, 并可使催化剂钴晶粒减小, 且存在钍物种对钴物种的覆盖; 钴晶粒的减小、较高钍含量时催化剂里钍物种对钴物种的覆盖和钴物种还原性能的降低, 使催化剂存在最优的钍含量, 此时催化剂表面暴露的金属钴原子最多, 较好地解释了钍含量达到1.5 wt%时, 催化剂CO转化率最高的实验现象. 烃分布研究表明: 反应温度较低时钍助剂将促进产物链的增长和高碳烃选择性的增加, 但反应温度较高时难以促进产物链的增长.     

Preparation of a kind of mesoporous carbon and its performance in adsorptive desulfurization

Carbon materials were prepared using mesoporous silica HMS with different pore sizes as the hard templates and water-soluble phenolic resin as the carbon source. The obtained materials were characterized by powder X-ray diffraction, transmission electron microscopy and N₂ physical adsorption, and were used in adsorptive desulfurization. It has been shown that the carbon material prepared using HMS with larger pore size (>3 nm) presented uniform wormlike mesopore of 2.3 nm and large BET surface area (1903 m²/g). The mesoporous carbon was an excellent adsorbent to remove the refractory sulfur compound in diesel, especially dibenzothiophene and 4, 6-dimethyldibenzothiophene.