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.     

用于丙烯环氧化的Ti/HMS催化剂的失活与再生

 研究了以异丙苯过氧化氢为氧化剂选择氧化丙烯制环氧丙烷的 Ti/HMS 催化剂的失活原因. 采用 XRD (X 射线衍射), FT-IR (傅里叶变换红外光谱), UV-Vis (紫外-可见光谱) 和 TG (热重分析) 等技术表征了催化剂失活前后的结构和化学组成. 结果表明, 催化剂的失活主要是由于反应过程中所产生的重组分在催化剂表面吸附, 覆盖了活性中心所致; 并不是由于四配位的活性钛物种转化为六配位、八配位或者锐钛矿 TiO2 所致. 采用热异丙苯溶剂洗涤的方法可以部分恢复失活催化剂的活性, 但不能恢复到新鲜催化剂的水平; 采用低温烧炭方法能够使催化剂的活性恢复到新鲜催化剂的水平. 因此, Ti/HMS 催化剂的失活是可逆的, 采用合适的再生方法可以恢复其催化活性.     

含Ti的HMS介孔材料催化剂及其对丙烯环氧化催化性能的研究

分别用水热合成法和气相四氯化钛(TiCl4)接枝法制备了Ti-HMS和Ti/HMS催化剂.表征结果表明,经过气相TiCl4接枝后的样品依然保持HMS(Hexagonal Mesoporous Silica,缩写为HMS)介孔材料特征,钛(Ti)物种主要以四配位的活性位形式存在.经过甲基接枝处理的催化材料,增加了表面的疏水性.丙烯环氧化反应结果表明,SN-Ti/HMS具有更高的催化性能.在2 500 h的稳定试验中,过氧化氢异丙苯(CHP)转化率大于99.0%,环氧丙烷(PO)选择性大于96.0%.研究和优化了环氧化反应工艺条件.采用浓度为30%的CHP为原料,CHP重量空速为1.0 h-1,床层温度为100℃,反应压力为3.0 MPa.     

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.     

Mo-HMS的制备及其催化丙烯液相环氧化反应性能

采用一步水热法合成了Mo-HMS催化剂,并用X射线衍射、N2吸附-脱附、透射电镜、激光拉曼光谱和紫外-可见光谱对催化剂的结构及表面钼物种进行了表征.结果表明,一步水热法可将Mo物种引入HMS载体中,而不破坏分子筛孔道结构,Mo物种在载体表面呈多种分布状态,包括单核的钼物种、聚集状态的多聚钼酸根离子(如Mo7O246)和晶相MoO3.与浸渍法制备的MoO3/HMS及溶胶-凝胶法制备的MoO3/SiO2相比,一步法可以使催化剂中MoO3晶相的含量分别下降39%和61%,在丙烯与异丙苯过氧化氢的环氧化反应中,Mo-HMS表现出最佳的催化性能.这可归结于Mo-HMS中Mo物种较高的分散度.     

TS—1的丙烯环氧化性能研究

采用连续淤浆反应器,在40℃,0.4MPa和0.6MPa下,考察了粉状TS－1催化剂在丙烯与过氧化氢环氧化反应中的反应性能,表明TS－1催化剂的单程寿命不低于80h,通过对TS－1催化剂的IR及XRD的表征及比表面分析,发现其骨架结构和骨架钛未发生变化,催化剂部分失活是由于非骨架活性钛的流失及催化剂孔道的堵塞造成的,并可以用甲醇洗脱再生。     

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．     

钛硅分子筛的结构表征及催化性能研究

以ＴＰＡＢｒ为模板剂，氨水等为碱源合成了钛硅分子筛ＴＳ－１，并利用ＸＲＤ，ＩＲ，元素分析，ＵＶ－ＶＩＳ，热分析等手段对合成的分子筛进行了表征，通过丙烯环氧化反应合成的ＴＳ－１催化性能。结果结果，ＴＳ－１凝胶与产品的硅钛与基本一致；随着硅钛比的降低，ＴＳ－１由单斜晶系过渡为正交晶系，在硅钛比为１２９－１６．７的范围内，随着进入骨架的钛量增加，单胞体积增大；     

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％．     

钼酸铁纳米管催化剂的合成、表征及其催化丙烯环氧化性能

通过固相反应和Kirkendall效应制备了钼酸铁纳米管,采用透射电镜、X射线衍射、红外光谱和X射线光电子能谱对其进行了表征,并考察了不同组成的钼酸铁纳米管催化分子氧氧化丙烯的性能.结果表明,具有纳米尺度FeOx/MoO3壳核结构的前驱物可以在比通常低得多的温度下发生固相反应生成钼酸铁纳米管,其表面Mo物种富集,Mo与Fe的相互作用较特殊.用于丙烯选择氧化反应时其催化性能比通常的钼酸铁更好,可生成环氧丙烷,且选择性较高.     

Catalytic Performance of Amorphous Ti/SiO2 in the Gas-Phase Epoxidation of Propylene with H2O2

The epoxidation of propylene with dilute H₂O₂ aqueous solution over titanium silicalite-1 (TS-1) zeolite catalyst is a green chemical reaction for propylene oxide (PO) production. Carrying out the reaction in gas-phase can get rid of problems caused by using methanol solvent. This paper reports an attempt of using non-zeolite catalyst for the gas-phase epoxidation. Amorphous Ti/SiO₂, obtained by grafting amorphous SiO₂ with TCl₄ in ethanol solvent in a chemical liquid-phase deposition (CLD) process, has been used as the catalyst. Results show that the CLD Ti/SiO₂ with appropriate Si/Ti molar ratio is an active catalyst for gas-phase epoxidation, achieving 9.8 % propylene conversion and 66.9 % PO selectivity with 40.3 % H₂O₂ utilization, which indicates that this amorphous Ti/SiO₂ catalyst deserves extensive studies in the future.     

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     

用于丙烯气相一步氧化制环氧丙烷的Ag-MoO3/分子筛催化剂

用浸渍法制备了一系列以各种分子筛为载体、银及氧化钼为活性组分的负载型催化剂。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，Ag含量、反应温度、载体及助剂对催化剂环氧化性能的影响非常明显。以MCM-41为载体的Ag-MoO3催化剂具有较好的催化性能，在300℃下，环氧丙烷的选择性和氧气的转化率可分别达到55．4％和2．2％；另外，0．1％NaCl改性的20％Ag5％MoO3/NaZSM-5催化剂在350℃下，环氧丙烷的选择性从未改性的9．1％提高到34．7％。     

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％．     

以分子氧为氧源催化丙烯环氧化制环氧丙烷

综述了以分子氧为氧源催化丙烯环氧化制环氧丙烷近十年的研究进展。虽然目前这些方法还处于研究阶段,但作为具有最佳原子经济性清洁生产环氧丙烷的方法,该研究领域具有显著的工业化应用前景。     

Ag-MoO3催化丙烯直接气相环氧化反应的原位红外研究

制备了对丙烯直接气相环氧化具有较好催化性能的Ag-MoO3催化剂, 采用原位FT-IR技术研究了丙烯、环氧丙烷及丙烯+氧气的混合气在Ag和Ag-MoO3催化剂表面上的吸附及反应行为. 研究表明, 丙烯在Ag和Ag-MoO3催化剂表面上吸附后, 均不发生化学反应, 而环氧丙烷吸附后在较高温度下则发生开环和聚合反应直至产生积炭. 与Ag催化剂相比, 在Ag-MoO3催化剂上, MoO3的加入在降低催化剂活性的同时, 在一定程度上抑制了产物环氧丙烷的开环及深度反应, 使环氧丙烷的选择性提高. 另外, 在较低的反应温度和较短的滞留时间下, 环氧丙烷发生深度反应的程度明显降低.     

Sn改性的Au/TS-1催化剂上丙烯气相环氧化反应研究

以Sn改性的TS-1分子筛为载体,利用沉积沉淀法制备了金催化剂,用于在氢气氧气共存下丙烯直接环氧化反应,并比较了不同Sn掺杂量对催化剂结构及其催化性能的影响.X射线衍射与红外光谱结果表明,Sn掺杂进入TS-1骨架中.反应活性结果表明,Sn的改性使催化剂上丙烯的转化率由1.6提高到2.5%,环氧丙烷的选择性由87上升到90%,活性的增加可能是由于Sn的掺入引起的配位效应(ligand effect).