TS分子筛的催化氧化性能研究 Ⅱ.丙烯的环氧化

研究了ＴＳ分子筛用于过氧化氢氧化丙烯制环氧丙烷的催化过程，考察了ＴＳ分子筛的组成、预处理条件、分子筛中氧化钛的存在对催化环氧化反应的影响．研究表明，ＴＳ－１的活性优于ＴＳ－２，分子筛中ＴｉＯ２的存在会加快过氧化氢的分解，降低产物环氧丙烷的收率．对操作工艺条件的研究表明，反应液以中性为好，偏酸或偏碱都会使产物水解产生丙二醇，降低产物的选择性．在２８℃、０．４ＭＰａ的条件下反应１ｈ，过氧化氢的转化率和环氧丙烷的选择性可分别达到＞７０％和＞９５％．     

丙烯环氧化反应的高活性钼催化剂

在钼(Ⅵ),钒(Ⅴ)和钛(Ⅳ)等化合物存在下,丙烯与烷基过氧化氢的环氧化反应比传统的氯醇法有很多优点,其中以钼催化剂的性能最优,但目前报道的催化剂在反应过程中因易分解而降低了活性,并且丙烯与烷基过氧化氢的投料比过大(>3:1),丙烯循环次数过多。前文报道了钼烷基醇胺化合物对环已烯的环氧化反应,本文考察了钼烷基醇胺化合物对丙烯与叔丁基过氧化氢环氧化反应的催化性能。     

钛硅分子筛催化丙烯环氧化反应条件的研究

以用四丙基溴化铵（ＴＰＡＢｒ）为模板剂合成的钛硅分子筛ＴＳ－１为催化剂，Ｈ２Ｏ２为氧化剂，系统地研究了丙环氧化反应的规律，考察了反应温度、丙烯压力、催化剂用量、反应时间等反应参数的影响，找到了较佳的丙烯环氧化反应条件。研究发现：温度对反应结果有显著影响。随反应温度升高，Ｈ２Ｏ２转化率提高，但环氧丙烷（ＰＯ）选择性降低；丙烯压力对反应结果无明显影响，催化剂不经再生处理，多次重复使用产物分布保持不变，     

Fe-Al-P-O催化剂的制备及其对丙烯环氧化反应的催化性能

 采用溶胶-凝胶法制备了Fe-Al-P-O催化剂,用N2物理吸附、透射电镜、红外光谱、 X射线衍射、程序升温脱附和微反技术研究了催化剂的物化性质和催化性能. 结果表明, Fe-Al-P-O催化剂平均粒径为20～40 nm, 比表面积为87 m2/g. 催化剂表面由Lewis酸位Fe3+和Al3+及Lewis碱位 P=O 构成. Fe-Al-P-O催化剂催化丙烯在临氧条件下选择氧化的产物主要是丙烯醛; 在临氢和氧条件下,选择氧化产物则以环氧丙烷为主. 适当条件下,丙烯转化率可达9.6%, 环氧丙烷的选择性大于63%. 在原料气中引入水蒸气可以降低副产物丙烯醛的产率.     

TS-1/尿素/过氧化氢体系中的丙烯环氧化反应

 研究了TS-1/尿素/过氧化氢体系中的丙烯环氧化反应,考察了尿素用量和过氧化氢浓度对反应的影响. 结果表明,加入适量尿素可以显著提高环氧丙烷选择性和过氧化氢的利用率,而提高过氧化氢浓度不利于丙烯环氧化反应. 在尿素用量为31.2 g/L和过氧化氢浓度为0.09 mol/L时,过氧化氢转化率可达90.00%,环氧丙烷选择性可达96.12%,过氧化氢利用率可达98.46%.     

无机钛硅原料体系合成TS-1催化丙烯环氧化反应

研究了无机钛硅原料体系合成的ＴＳ－１催化丙烯环氧化的反应,并与经典法、修正法制得样品的催化性能进行了比较。考察了搅拌、Ｎａ２ＣＯ３加入量、反应时间、反应温度、双氧水加量、催化剂量及溶剂等对丙烯环氧化反应的转化率、选择性等的影响,并初步探讨了无机钛硅原料合成的ＴＳ－１的再生性能。结果表明,对于丙烯环氧化反应,无机钛硅原料合成ＴＳ－１样品与经典法和修正法制取样品的催化性能相当;反应条件对丙烯环氧化反应     

反应控制相转移催化剂催化丙烯环氧化反应的影响因素

 以H2O2为氧化剂,以磷酸氢盐或磷酸二氢盐为添加剂,研究了反应控制相转移催化剂(磷钨杂多酸季铵盐)催化丙烯环氧化的反应性能. 结果表明,当体系中不存在添加剂时,产物环氧丙烷的水解情况严重; 加入适量的添加剂可有效抑制环氧丙烷的水解. 作为抑制环氧丙烷水解的添加剂,磷酸氢盐比磷酸二氢盐具有更优异的性能,且磷酸氢钾比磷酸氢钠效果更佳. 在没有丙烯的情况下,随着温度的升高,环氧丙烷水解反应加剧; 在相同的温度下,环氧丙烷浓度越低,其水解率越高; 当环氧丙烷浓度较低时,催化剂的存在促进其水解,但在较高的浓度下,催化剂的存在则可抑制其水解. 随着温度的升高, H2O2分解反应加剧,当温度超过60 ℃时,分解速度显著加快. 催化剂在油/水二相中的分配实验结果表明,在H2O2存在的情况下,于50 ℃达到平衡时, 85.0%以上的催化剂被转移至有机相.     

稀土氯化物催化丙烯直接环氧化反应研究

以氯化稀土为催化剂,以锌粉为还原剂,对不同羧酸和溶剂条件下的丙烯直接用氧气环氧化进行了研究,并对它的催化反应机理进行了初步探讨,实验结果表明,氯化稀土中有EuCl3对丙烯直接环氧化起催化作用,并且要在锌粉和羧酸共同存在下才有效,所用羧酸中丙酸的效果最佳,使用有机溶剂比不用溶剂效果更好,但不能用碱性物质作为反应体系的溶剂。反应气压力越高越有利于 环氧丙烷（PO）的生成,但反应温度不宜过高,在EuCl3、锌粉、羧酸催化体系中,EuCl3起电子传递的桥梁作用,锌粉提供电子,羧酸提供质子,推测的反应机理与实验结果吻合。     

Cu－HMS分子筛的合成条件及其催化性能

 以十二胺（DDA）为模板剂，正硅酸乙酯（TEOS）为硅源，在中性介质中于室温条件下合成了含Cu的中孔杂原子分子筛Cu－HMS．在85℃及常压下，以异丙苯氧化（O2为氧化剂）为探针反应考察了Cu源、Cu／Si摩尔比、DDA／TEOS摩尔比和晶化时间等合成条件对分子筛催化氧化性能的影响．实验结果发现，在Cu／Si摩尔比为0．02～0．03，DDA／TEOS摩尔比为0．1～0．3，晶化时间为1h以上，Cu源为Cu（NO3）2的条件下得到的Cu－HMS分子筛催化活性最高．用XRD，29SiMASNMR，FT－IR，低温N2吸附和原子发射光谱（ICP）等手段对催化活性最高的分子筛样品的结构及表面性质进行了表征，证明该分子筛具有典型的HMS结构，同时发现Cu元素已进入分子筛骨架结构．     

混合溶剂中TS-1催化丙烯环氧化反应的研究

对甲醇、异丙醇混合溶剂中的TS－1催化丙烯环氧化过程进行了实验研究。通过单因素实验和正交实际，系统考察了溶剂组成（甲醇质量／异丙醇质量），反应温度，H2O2浓度和TS－1催化剂浓度四个因素对反应的影响，得到了反应的最佳工艺条件。在此条件下反应30min,H2O2转化率为94．1％，环氧丙烷选择性为95．3％，环氧丙烷收率为89．7％。     

过氧化氢异丙苯催化氧化丙烯制环氧丙烷

研究了以钼－醇配合物为催化剂,过氧化氢异丙苯为环氧化剂,乙醇为溶剂的丙烯一步氧化制环氧丙烷的反应,结果表明,用不同的二醇和不同醇／钼比制备的钼醇催化剂具有不同的催化性能和配性,用乙二醇和丙二醇制备的催化剂,催化性能优于丁二醇制备的催化剂,考察了反应条件（温度、压力和时间）对环氧化反应活性的影响,在１００℃,０．５ＭＰａ的条件下反应２ｈ,过氧化氢异丙苯的转化率为６５．０％,环氧丙烷的选择性为７０．４     

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.     

在溶胶-凝胶法制备的MoO3/SiO2催化丙烯的环氧化反应

 以sol－gel法制备了MoO3／SiO2催化剂，并用BET比表面积测定，XRD和FT－IR等手段对催化剂进行了表征；研究了以过氧化氢异丙苯为氧化剂的丙烯一步环氧化反应，考察了催化剂的制备条件和反应条件对丙烯环氧化反应的影响．结果表明，在制备过程中，酸性水解剂对MoO3／SiO2催化剂的分散度、比表面积和催化性能有较大的影响．用HCl溶液作为水解剂制备的催化剂，其性能明显优于用HNO3或HAc作水解剂制备的催化剂．在110℃和0．6MPa的条件下反应2h，过氧化氢异丙苯转化率为89％，环氧丙烷选择性为80％．     

磷酸盐改性对TS-1分子筛及其丙烯液相环氧化性能的影响

丙烯和过氧化氢在钛硅沸石TS-1上的液相环氧化反应是合成环氧丙烷HPPO新工艺的核心.首先比较了 3种酸性磷酸盐溶液(磷酸二氢铵、磷酸二氢钾和磷酸二氢钠)和两种碱性磷酸盐溶液(磷酸氢二钠和磷酸三钠)浸渍改性对TS-1沸石及其环氧化性能的影响,发现酸性磷酸盐溶液改性可以明显提高TS-1的过氧化氢转化率和环氧丙烷选择性,但...     

钛硅分子筛TS-1的合成、表征及催化性能

钛硅分子筛TS-1自Taramasso等［1］首次报道合成以来,由于其优异的选择氧化催化 性能及其催化的反应具有对环境污染轻,反应条件温和等优点而备受关注. 钛硅分子筛的制 备及应用研究是分子筛催化领域中的热点之一. 在经典的合成体系中,四丙基氢氧化铵(TPAO H)常被用作模板剂［2］,这是钛硅分子筛价格较为昂贵的主要原因之一. 国内外学者 都致力于廉价合成体系的开发,Müller等［3］报道了以四丙基溴化铵(TPABr)作模板 剂合成钛硅分子筛. 对于钛源和硅源,人们往往都采用水解趋势较为缓和的钛酯和硅酯,以达 到钛源和硅源的匹配;在合成过程中,要预先将钛酯加入到乙酰丙酮或异丙醇溶剂中进行稀释 ,并对胶液进行蒸醇处理［2,3］. 这使得钛硅分子筛的合成过程更加复杂,并提高了 其合成费用. 本文以钛酸四丁酯(TBOT)和四氯化钛混合原料作钛源,成功地合成出对丙烯环 氧化具有优异催化性能的钛硅分子筛TS-1,避免了上述的复杂步骤,并降低了钛硅分子筛的成本.     

丙烯环氧化反应用Au／TiO2系列催化剂的制备与表征

 用沉积－沉淀法制备了Au／TiO2系列催化剂，并用XRD，TG－DTA，BET，TEM和IR等技术对催化剂的物相、组成和表面结构进行了表征，利用微反对催化剂在丙烯环氧化反应中的活性进行了评价．结果表明，Au／TiO2催化剂的比表面积在100m2／g以上，Au粒子以纳米级超细颗粒均匀分散在锐钛矿型TiO2的表面．催化剂表面的活性相是Lewis酸位Tin＋与Au粒子，Au可以吸附氢与氧并将其转化为过氧化物．在50～150℃温度范围内，丙烯的转化率为0．56％～1．16％，环氧丙烷的选择性在87％以上．原料气中H2或O2的含量增大时，丙烯的转化率随之升高．在催化剂中引入碱金属或碱土金属的硝酸盐作为助剂，可以不同程度地提高催化剂的活性．     

丙烯气相一步氧化制环氧丙烷用Ag-Mo催化剂的研究

 用浸渍法和溶胶－凝胶法制备了一系列以银及氧化钼为活性组分，负载于不同载体上的催化剂．在以分子氧为氧化剂，且原料气中不添加任何抑制剂的情况下，采用微反－色谱联合装置考察了催化剂对丙烯气相一步氧化制环氧丙烷的催化性能．结果表明，载体和助剂对催化剂上丙烯环氧化性能产生明显的影响．以TiO2－ZrO2为载体，CsNO3－NaCl为助剂的Ag－MoO3催化剂具有较好的催化性能，在400℃下，氧的转化率和环氧丙烷的选择性可分别达到11．3％和34．8％；在450℃下，氧的转化率和环氧丙烷的选择性可分别提高到33．0％和35．3％．采用溶胶－凝胶法制备的MoO3／SiO2催化剂对丙烯气相一步环氧化反应也具有一定的催化活性．     

以一氧化二氮或氧气为氧化剂的丙烯环氧化催化反应

丙烯环氧化制环氧丙烷是催化领域的最关键的挑战之一. 本文对作者等近年来开展的以一氧化二氮为氧化剂的铁催化体系和以氧气为氧化剂的铜催化体系的研究进展进行了综述. 在这两类催化体系中,碱金属离子(特别是K )的修饰作用均是获得较高环氧丙烷选择性的关键. 碱金属离子通过调变催化剂中铁或铜物种的分散度、配位环境和酸碱性等,实现了对反应途径的调控,使反应朝着有利于环氧丙烷生成的方向进行. 活性金属组分(铁或铜)与氧化剂(一氧化二氮或氧气)间的特定的组合对丙烯环氧化反应的发生也起着重要作用. 推测在两类催化体系中,氧化剂均在具有特定结构和价态的铁或铜活性位上活化,产生导致丙烯环氧化反应发生的亲电性活性氧物种.     

不同沉淀剂制备的Ag／TS－1催化丙烯直接气相氧化合成环氧丙烷

 在423K、常压固定床石英反应器中，以丙烯直接气相氧化为探针反应，考察了催化剂制备方法、沉淀剂的种类和浓度对制备的Ag／TS－1催化剂催化性能的影响，采用TEM，XRD和UV－Vis等表征手段对Ag／TS－1催化剂进行了分析．结果表明，沉积－沉淀法是最佳的催化剂制备方法，但浸渍法也可制得具有环氧丙烷选择性的催化剂．K2CO3是一种良好的沉淀剂．以K2CO3为沉淀剂，硅钛比为64的TS－1为载体制备的Ag／TS－1催化剂上的丙烯转化率为1．72％，环氧丙烷选择性为98．2％．少量单质银的存在有利于环氧丙烷的生成，除银粒子的分散状态外，银粒子与载体TS－1间的相互作用对提高催化剂的选择性具有决定性作用．