丙烯直接环氧化Au/TiO2催化剂失活及再生研究

采用沉积沉淀法制得Au／TiO2负载型催化剂，研究了该催化剂的丙烯气相直接环氧化合成环氧丙烷的反应性能，对新鲜、失活和再生后的催化剂进行TG-DTA、FT-IR、吡啶-IR、TEM以及活性评价等表征．研究结果表明．催化剂的失活是由于吸附在催化剂表面酸性Ti位上的环氧丙烷产物发生副反应生成了大分子沉积物．该沉积物存在着两种类型，其含有长碳烷基和酯基．催化剂再生实验表明在空气和H2中再生时活性恢复良好，而在N2中的再生效果则很差．     

钛硅分子筛在丙烯环氧化中的失活研究

通过研究钛硅分子筛TS-1在异丙醇溶剂中催化丙烯与H2O2的连续环氧化过程,考察催化剂的活性变化情况;并将失活的催化剂进行再生,活性评价表明再生后催化剂的活性基本恢复。用SEM, N2物理吸附,TG,XRD,IR和NH3-TPD等多种方法对新鲜、失活和再生后的催化剂进行表征,结果显示：催化剂失活是大分子反应副产物堵塞孔道引起的暂时性失活和部分钛流失引起的永久失活共同作用的结果。     

丙烯环氧化反应中TS-1催化剂失活研究

采用丙烯气相进料,在预混段中先与双氧水的甲醇溶液混合后进入固定床反应器,考察了进料液中pH值、丙二醇单甲醚、乙硫醇以及铁锈等对丙烯环氧化连续反应中TS-1分子筛催化剂性能的影响。结果表明,进料液体pH值对催化剂的催化性能有影响,适宜的进料液体pH值在7左右;副产物丙二醇单甲醚含量的增加不会对催化剂性能产生影响;乙硫醇量的增加使环氧丙烷选择性下降,但不会引起催化剂的失活;而进料液体中铁锈的引入会导致催化剂中部分孔堵塞,使催化剂部分失活。当进料液中的pH值用0.1mol/L的氨水调节为7左右,在反应温度55℃,反应压力0.7MPa,TS-1催化剂具有较好的稳定性,经130h的连续试验考察,双氧水的转化率和环氧丙烷的选择性约为90%。     

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.     

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.     

丙烯环氧化反应中失活钛硅分子筛的无氧脱附研究

采用无氧脱附方法对丙烯环氧化中失活的薄层钛硅分子筛(即Spent EPO-4)和环氧丙烷(PO)与丙二醇单甲醚(MME)浸渍的TS-1催化剂(即PO／TS-1和MME／TS-1)进行了研究，脱附产物由气相色谱定性分析，无氧脱附后的催化剂以丙烯环氧化为探针反应进行再生性能评价，同时在无氧条件下考察了TS-1在300℃时催化裂化PO反应．实验结果表明：PO浸渍TS-1可使其活性明显下降，PO在TS-1上不是简单的弱吸附，存在着化学强吸附和自聚．失活催化剂(Spent EPO-4和PO／TS-1)经无氧脱附后，其催化活性可显著恢复．通过对失活催化剂脱附产物的比较，推测了丙烯环氧化反应过程中钛硅分子筛失活原因．     

苯与丙烯烷基化失活沸石催化剂氢再生机理

对工业中试用于苯与丙烯烷基化失活β－沸石改性催化剂进行了H2再生研究。通过对失活、新鲜和再生后催化剂的TPO、TPD、孔结构测定和活性评价以及失活和再生催化剂样品上炭组成的GC－MS分析，讨论了H2再生后催化剂催化性能的恢复状况。解释了虽然仍有部分炭未被除去，但酸性和活性恢复良好的原因。提出了本文体系失活催化剂H2再生过程的作用机理。     

在Au／TS—1上原位再生H2O2用于丙烯环氧化反应研究

在液相条件下,对Au/TS-1催化氧化和氢气和原位再生H2O2用于丙烯的环氧化进行了研究。结果表明,氧气的存在促进了丙烯的加氢,同时分子氧的活化也离不开氢气;只有在氢气和共存时,丙烯环氧化的反应才能进行,丙烯的加氢和分子氧的活化发生在同一活性中心上。在液相条件下环氧丙烷（PO）收率比在气相条件下得到的高。     

丙烯气相直接环氧化Au/TiO2催化剂的研究

在H2和O2共存条件下，金催化剂催化丙烯气相直接环氧化反应是近年来发展起来的一种新型环氧丙烷(PO)合成技术．本文采用沉积沉淀法制备了一系列Au／TiO2催化剂，考察了反应溶液的pH值、Au负载量、沉淀剂以及焙烧温度等因素对催化剂丙烯环氧化催化性能的影响．结果表明制备条件对催化性能有明显影响：反应溶液的pH值为7．5及Au负载量为2．4％时所得催化剂活性最好；当以Na2CO3、NaOH等含Na^ 物质作为沉淀剂时，催化性能明显优于Li^ 、K^ 等其它碱金属离子；400℃焙烧制得的催化剂活性较好，在50℃低温反应条件下，环氧丙烷得率可达1．3％．HRTEM结果表明，催化剂中Au组分高度分散于载体表面，且随着焙烧温度的增加Au粒因发生聚集而变大，从而影响了催化剂的活性．表面XPS分析证实，活性较好的Au／TiO2催化剂中活性组分Au除部分呈氧化态外，主要是以金属态的形式存在．     

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．     

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%.     

丙烯、氧气和环氧丙烷在Cu-NaCl/SiO2催化剂上吸附的红外光谱研究

 用红外光谱法研究了丙烯、丙烯/氧气混合气以及环氧丙烷(PO)在Cu-NaCl/SiO2催化剂上的吸附. 结果表明,丙烯在载体和催化剂上的吸附是完全可逆的. 丙烯和氧气在催化剂上共吸附后生成了丙烯醛,未观察到环氧丙烷(PO)生成. PO在载体和未还原催化剂上的吸附行为表明,PO与载体的硅羟基有强相互作用,PO发生开环反应生成开环物种. 而PO在还原态催化剂上的吸附行为较复杂,可能生成了酮类化合物.     

负载型纳米金催化剂用于丙烯气相环氧化反应的研究进展

丙烯气相选择氧化制备环氧丙烷是催化领域的难题之一,负载型纳米金催化剂因在氢气和氧气共存条件下对环氧丙烷具有高选择性而被广泛研究,并在丙烯转化率、反应稳定性、氢气有效利用率上都取得了长足的进步。本文综述了负载型纳米金催化剂用于丙烯气相环氧化反应的研究结果和发展趋势。重点阐述了催化剂制备方法、载体材料、金粒径、催化助剂等对丙烯气相环氧化反应的影响。最后,综合各催化剂的优缺点,分析并展望了具有高转化率与高选择性的纳米金催化剂的前景和发展方向。     

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.     

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．