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．     

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.     

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%。     

Au/Ti-MCM-41(H)催化丙烯气相直接环氧化

采用纳米组装法制备了一系列不同Ti含量的具有微孔-介孔复合结构(hybrid)的钛硅分子筛Ti-MCM-41(H)载体,继而用沉积-沉淀法制得纳米金催化剂.通过粉末X射线衍射(XRD)、氮气等温吸附-脱附、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、紫外-可见漫反射(DRUV-Vis)光谱、透射电镜(TEM)及等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)对催化剂进行了表征,并考察了纳米金催化剂在氢气/氧气共存条件下丙烯气相直接氧化制环氧丙烷反应中的催化性能.结果表明:合成的微孔-介孔复合结构的钛硅分子筛Ti-MCM-41(H)具有典型的MCM-41结构,Ti(IV)以高分散的形式存在于分子筛的骨架结构中.在常压、423K反应温度下,以Ti/Si摩尔比为1%的Ti-MCM-41(H)为载体制备纳米金催化剂表现出了最佳的催化性能,反应30min,丙烯的转化率达5.4%,环氧丙烷的选择性为74.2%,环氧丙烷的生成速率为73.1g·h-1·kg-1;反应330min后,丙烯的转化率为4.9%,环氧丙烷的选择性为67.3%.     

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。     

纳米金催化氢气／氧气共存下丙烯直接环氧化研究进展

金以其独特的化学性质,很早就被人们广泛地应用于生产生活的各个领域.但是金历来被认为是化学惰性的金属,相对于其它贵金属,金的催化潜力一直未能引起足够的重视.然而近年来,由于Haruta课题组[1]发现负载在某种金属氧化物上的纳米金催化剂对CO低温氧化不仅具有很高的催化活性,而且还具有良好的抗水性、稳定性和湿度增强效应,致使人们对其催化活性产生了极大兴趣和关注.人们相继开展了金催化剂及其催化反应的研究.     

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．     

丙烯直接气相临氢环氧化催化剂结构调控和催化剂构-效关系研究进展

环氧丙烷（PO）是仅次于聚丙烯和丙烯腈的第三大丙烯衍生物,广泛应用于轻工、医药和纺织等行业。相比于传统的氯醇法和共氧化法,在临氢条件下使用氧气直接氧化丙烯生产PO的工艺具有绿色环保、操作简单、经济性高等优势,是当前国内外PO生产领域的研究热点。本文针对该领域仍存在的催化剂寿命短、活性低等亟待解决的问题,综述了国内外近年来的研究进展,着重介绍催化剂中含钛载体的表面和结构性质、金属颗粒的形貌和电子效应对丙烯直接气相环氧化反应活性、稳定性的影响机制,并评述了催化剂的反应机理及结焦失活机理。此外,还总结了Cs、Ag、Pd、Pt、Ge、表面烷基化、离子液体、氮掺杂等助剂对催化性能的影响,分析了丙烯环氧化反应过程尚存的难题。最后,从载体材料的选择、催化剂性能的改进等方面展望了可能的解决途径和方向。     

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).     

改性Ag/α-Al_2O_3催化丙烯气相环氧化反应

制备了以分子氧为氧化剂,对丙烯气相环氧化具有较好催化性能的改性负载银催化剂,并利用氧气程序升温脱附(O2-TPD)技术研究了氧在其表面上的脱附行为.实验结果表明:Ag/α-Al2O3催化剂只能使丙烯完全氧化成二氧化碳和水;当该催化剂用K2O改性后,可获得少量的环氧丙烷;Y2O3改性的Ag/α-Al2O3催化剂,可获得极少量的丙醛和丙酮;将0.1%(w)Y2O3添加到Ag-K2O/α-Al2O3后,可以显著提高催化剂的丙烯环氧化性能.在0.1MPa、245℃、20%C3H6/8%O2/72%N2和气体空速2000h-1的反应条件下,通过20%(w)Ag-0.1%Y2O3-0.1%K2O/α-Al2O3催化剂时,丙烯转化率为4.0%,环氧丙烷的选择性为46.8%.O2-TPD研究表明,少量的Y2O3、K2O或Y2O3-K2O作为助剂添加到20%Ag/α-Al2O3催化剂中时,减少了高温区与丙烯完全氧化有关的吸附氧物种的量,低温区余下的吸附氧物种量不变,有利于丙烯环氧化反应,提高了环氧丙烷的选择性.     

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.     

丙烯在Au/TiO2催化剂上的化学吸附与临氢环氧化反应

环氧丙烷;丙烯环氧化;丙烯在Au/TiO2催化剂上的化学吸附与临氢环氧化反应     

Propylene Epoxidation by Dioxygen over Catalyst Copper-loaded TiO2

A copper-TiO2 based catalyst(Cu-OH-Cl-TiO2) was prepared through a slurry impregnation approach and the catalyst was found to be active and selective for the epoxidation of propylene by dioxygen. With a feed gas of 10% C3H6, 10% O2 and 80% N2 at a gas hourly space velocity(GHSV) of 4000 h–1, a propylene conversion of 4.8% and a propylene oxide(PO) selectivity of 38.9% were achieved over the obtained Cu-OH-Cl-TiO2 catalyst at a reaction temperature of 500 K. It revealed that Cu2+ provided by crystalline Cu2(OH)3Cl plays a key role in catalytic conversion of propylene to PO.     

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％。     

A New Quaternary Ammonium Heteropolyoxotungstate Catalyst for Propylene Epoxidation to Propylene Oxide

A new quaternary ammonium heteropolyoxotungstant (cat.C) is prepared and characterized. And the cat.C also is an reaction-controlled phase-transfer catalyst. The catalytic system of O2/EAHQ (2-ethylanthrahydroquinone)/cat.c is used for the epoxidation of propylene. Under the optimal conditions, the yield of propylene oxide based on EAHQ is 84.1%, theselectivity for propylene oxide based on propylene is 99.8% and the conversion of propylene based on EAHQ is 84.3%. The cat.c precipitates after the epoxidation reaction for easy separation. The cat. C is stable enough to be recycled three times without any loss in selectivity.