纳米尺度高配位活性钛TS-1的制备及性能评价

采用低成本模板剂和硅源（四丙基溴化铵和硅溶胶），利用蒸汽辅助干胶晶化法，通过添加晶种的方式合成出纳米级TS-1分子筛。再经二次水热晶化，采用乙胺和四丙基溴化铵的混合溶液对其进行处理，制备出了含有六配位钛的高活性TS-1分子筛。采用X射线衍射、紫外漫反射可见光谱、紫外拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱、固体核磁共振、N2物理吸附-脱附等手段对其物理化学性质等进行表征，并考察其对丙烯环氧化反应的催化性能。结果表明，纳米级TS-1分子筛后处理生成了活性更为优异的六配位钛物种，且其孔道结构得到了改善，比表面积明显增大；其催化丙烯环氧化反应的活性明显提高，双氧水转化率由47.59%增至85.79%，有了明显的提升。     

表面改性未焙烧TS-1固载金催化丙烯氢氧环氧化反应性能研究

采用四丙基氢氧化铵（TPAOH）溶液对未焙烧钛硅分子筛TS-1（TS-1-B）进行二次晶化改性,以尿素为沉淀剂通过沉积-沉淀法制备改性和非改性的TS-1-B固载Au纳米催化剂,对比研究这两种催化剂丙烯氢氧环氧化反应性能的差异,阐明二次晶化改性对TS-1-B表面结构及催化行为的影响。结果表明：二次晶化改性提高了TS-1-B结晶度,降低了缺陷位硅羟基数量;改性的TS-1-B表面疏水性的提高有助于抑制产物环氧丙烷（PO）在羟基位点上吸附,其固载的金催化剂表现出显著提高的稳定性和活性。此外,对该催化剂的动力学行为也进行了研究,并计算了主/副产物生成活化能。     

二次晶化法修饰改性钛硅分子筛及催化环己酮氨氧化反应

采用无机钛硅原料合成了钛硅分子筛TS-1,经酸处理后对合成的钛硅分子筛TS-1进行二次晶化修饰改性.用X射线衍射仪(XRD)、傅立叶红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对二次晶化后的钛硅分子筛进行表征,发现晶粒变小,钛进入了分子筛的骨架中.考察了二次晶化后的催化剂对环己酮氨氧化反应的催化性能.结果表明,二次晶化法可提高TS-1分子筛的催化性能,在氨、环己酮和过氧化氢的物质的量之比为2.0∶1.0∶1.5、催化剂用量为18 g/mol和75 ℃的条件下,反应4 h后,过氧化氢的转化率、环己酮的转化率和环己酮肟的收率分别为98.12%,97.07%和93.33%.     

二次晶化法合成高钛含量TS-1分子筛及其催化性能评价

以正硅酸乙酯为硅源、钛酸丁酯为钛源、四丙基氢氧化铵(TPAOH)为模板剂,采用二次晶化法在TPAOH/SiO_2=0.1时合成不同硅钛比的TS-1分子筛,通过XRD、FTIR、UV-Vis、SEM等对TS-1分子筛的结构和形貌进行表征,并以苯酚羟基化反应为探针反应考察其催化性能。结果表明,胶液中硅钛比相同时,二次晶化法合成的TS-1分子筛骨架钛含量高于传统方法,且随着胶液中钛含量的增加,骨架钛含量呈增加趋势;当硅钛比为20时,骨架钛含量达到饱和,多余钛原子以锐钛矿形式聚集;TS-1分子筛粒径较小,为200~300nm。由于骨架钛含量高、粒径小,TS-1分子筛在苯酚羟基化反应中表现出较好的催化性能,当硅钛比为20时,苯酚转化率达到最高,为27.30%。     

Ti-MCM-41分子筛催化剂的合成、表征及催化性能

以正硅酸四甲酯为硅源,钛酸四异丙酯为钛源,在异丙醇和水的混合溶液中室温下合成了Ti-MCM-41介孔分子筛,采用TEM、N 2吸附-脱附、XRD、UV-Vis和Raman等研究了分子筛的结构特性。并以过氧化氢异丙苯为氧化剂,考察了硅烷化处理后的Ti-MCM-41分子筛催化剂在丙烯环氧化反应中的催化性能。结果表明,与骨架外六配位钛物种相比,骨架内四配位钛物种活化有机过氧化物的能力更强,速率更快;四配位钛物种是环氧丙烷生成的活性物种,而六配位钛物种的存在则会导致反应副产物的生成。合成时添加适量的异丁醇可有效促进钛物种进入分子筛骨架中,并增大比表面积和孔体积,进而改善Ti-MCM-41催化剂的丙烯环氧化催化性能。性能最佳的催化剂上过氧化氢异丙苯转化率可达94.7%,环氧丙烷选择性可达95.8%。     

钛硅分子筛催化丙烯环氧化反应动力学

研究了以甲醇为溶剂,钛硅分子筛(TS-1)催化丙烯/H2O2环氧化反应.考察了不同反应温度以及催化剂含量对环氧化反应的影响.通过对比实验发现,钛硅分子筛不仅对丙烯环氧化有催化作用,而且对环氧丙烷的醚化反应催化效果明显.还考察了钛硅分子筛质量浓度为0.73%,温度30～65℃条件下双氧水的分解情况,结果表明温度小于60℃时,可忽略双氧水自身分解.根据已得到实验数据,确定了丙烯环氧化反应生成环氧丙烷,环氧丙烷又与甲醇环醚化生成丙二醇甲醚这一串联反应在丙烯压力为0.30 MPa条件下的动力学方程.     

钛丝光沸石(Ti-MOR)的研究进展

综述了钛丝光沸石即MOR拓扑结构钛硅分子筛(Ti-MOR)的制备方法及催化应用的研究进展。合成方法的选择直接影响骨架钛的化学状态和液相氧化催化活性。因Ti-MOR分子筛具备孤立四配位状态的骨架钛物种、12元环大孔结构和廉价的制备成本，Ti-MOR分子筛在催化酮醛类氨肟化反应和大分子芳香烃羟化反应中显示优于传统MFI拓扑结构的钛硅杂原子分子筛(TS-1)的催化活性与工业应用前景。此外，通过调控钛催化活性中心的化学微环境、降低孔道内传质阻力可进一步提升Ti-MOR分子筛在液相催化氧化反应中的活性与稳定性。     

含氟TS-1分子筛的制备、表征及催化性能

以NH_4F为氟源、正硅酸四乙酯为硅源、钛酸四丁酯为钛源、四丙基氢氧化铵为模板剂,通过后处理过程成功制备了含氟TS-1(F-TS-1)分子筛,通过XRD、UV-Vis、ICP、SEM、XPS、FTIR等手段对其形貌和结构进行表征,并以正己烯环氧化反应为探针反应考察其催化性能。结果表明,后处理过程可以有效地将氟植入TS-1分子筛骨架,Si/F比为41;F-TS-1分子筛具有典型的MFI拓扑结构,粒径约为300nm,其中的钛均以四配位骨架钛(Ⅳ)形式存在,疏水性显著提升;F-TS-1分子筛的催化性能优于常规TS-1分子筛,正己烯和H_2O_2的转化率分别为28.1%和35.2%。     

水热法合成TS-1分子筛中的影响因素

有机物的选择性催化氧化是一类非常重要的化工反应。TS-1分子筛在这类反应中备受关注,其可与双氧水配合表现出优良的催化性能。本文分析了钛源、硅源、模板剂、晶化条件对TS-1分子筛纯度、结晶度及催化性能的影响,并对TS-1分子筛的发展方向提出了建议。     

超声波辅助合成钛硅分子筛及其脱硫性能的研究

分别以四丙基溴化铵(TPABr)和四丙基氢氧化铵(TPAOH)为模板剂,氢氧化钠(Na OH)和四丙基氢氧化铵为碱源,在超声波辅助下合成了钛硅分子筛TS-1,考查了超声对不同条件合成TS-1的影响,同时与传统方法合成的钛硅分子筛进行了比较。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外(FT-IR)、紫外可见(UV-vis)、扫描电镜(SEM)等表征了合成的样品。以模型油中噻吩的脱除为探针反应,采用双氧水(H_2O_2)为氧化剂,合成的TS-1为催化剂对其进行氧化脱硫性能研究。结果表明,当TPAOH为模板剂和碱源时,超声对钛硅分子筛合成影响较小;当TPABr为模板剂,Na OH为碱源时,超声对钛硅分子筛合成影响较大;与传统方法合成的钛硅分子筛相比,超声波辅助方法合成的钛硅分子筛晶粒较小,骨架钛含量较多,氧化脱除噻吩的活性较高。     

多级孔道纳米尺度TS-1的制备及性能评价

以四丙基溴化铵（TPABr）为模板剂、正丁胺（NBA）为碱源、可溶性淀粉作为硬模板空间填充剂,利用添加晶种且蒸汽辅助晶化的方式,制备出富含四配位Ti物种且具有多级孔道的纳米尺度TS-1,采用X射线衍射、紫外漫反射可见光谱、傅里叶变换红外光谱、电感耦合等离子光谱、N₂物理吸附-脱附及固体核磁共振等手段对所制备的样品进行一系列表征,并考察其对氯丙烯（ALC）环氧化反应的催化性能。结果表明,采用晶种辅助的方式晶粒尺寸可减小至280nm×170nm×500nm,淀粉的加入可制备出多级孔道结构且有效抑制非骨架Ti的产生;对于ALC的环氧化反应,当淀粉的添加量与SiO₂的质量比为0.4时,所制备的多级孔道TS-1催化活性最高,H₂O₂的转化率达到99.15%,环氧氯丙烷（ECH）的选择性为97.23%,并且此时ECH的收率及H₂O₂的有效利用率均较高。     

低成本TS-1的制备及其在丙烯环氧化中的应用

综述了低成本钛硅分子筛TS-1的制备及其在丙烯环氧化反应中的应用研究进展。低成本TS-1制备过程实现工业化主要存在粉末状TS-1的回收和过氧化氢的生产、储存等问题。提高活性及进一步降低成本是研究的重点。过氧化氢的生产与丙烯环氧化过程的集成是未来的发展方向。     

钛硅分子筛TS-1的放大合成研究

采用四丙基氢氧化铵为模板剂,对水热合成法制备钛硅分子筛TS-1工艺进行中试放大研究,通过XRD、SEM、UV-Vis等手段对TS-1的结构及形貌进行表征,并以苯酚羟基化反应为探针反应考察其催化性能。结果表明,10L反应釜合成的TS-1分子筛具有更高的结晶度和更小的晶粒尺寸,其催化性能也优于小试合成的TS-1。进一步研究了放大合成过程中模板剂用量和晶化条件对合成分子筛性能的影响,确定了其最佳工艺条件,为TS-1分子筛的工业化生产提供依据。     

高温及络合稳定剂存在下水热晶化合成TS-2分子筛

在TS-2分子筛胶液制备过程中，添加了络合稳定剂H₂O₂。实验分析表明：钛酸四丁酯与H₂O₂形成过氧化钛物种，可以有效避免锐钛矿TiO₂形成，提高骨架钛含量，在高温条件下晶化仍能得到催化性能较好的TS-2分子筛。利用丙烯环氧化反应对TS-2分子筛进行了考评，H₂O₂的转化率可达94％，H₂O₂生成PO的选择性可达97％。反应体系的酸碱性对环氧化产物分布影响显著，碱性物质的加入可以显著提高PO的选择性，抑制PO和溶剂发生的副反应，但是过量的碱性添加物会造成TS-2分子筛的失活。     

钛硅分子筛TS-1的合成改性及其催化功能

钛硅分子筛TS-1由于其优异的催化氧化性能而受到极大关注,TS-1的制备及基础研究是催化领域的一个热点。本文重点综述了近年来钛硅分子筛催化材料的合成、改性及其催化应用的研究进展,包括钛硅分子筛(TS-1)的水热合成方法和同晶取代合成法、改性、成型与负载以及钛硅分子筛催化氧化功能和酸催化功能的研究。     

碱用量对TPABr-乙胺体系合成TS-1分子筛结晶和催化性能的影响

以无机钛硅为原料、四丙基溴化铵(TPABr)为模板剂、乙胺水溶液为碱源的TPABr-乙胺体系合成钛硅分子筛TS-1,研究了碱用量对TS-1分子筛结晶和催化性能的影响。利用FT-IR、XRD、UV-Vis和SEM等对TS-1分子筛的结晶情况进行了表征。以催化烯丙醇环氧化为探针反应,研究碱用量对TS-1分子筛催化性能的影响。在硅源、碱源摩尔比1∶1.9与1∶0.25之间调节碱加入量,结果表明,TPABr-乙胺体系法合成的样品,具有典型的MFI特征结构。合成出的TS-1分子筛晶体呈长方体形,长度约为4.4~8.8μm。碱用量减少得到的TS-1催化剂样品的相对结晶度低;当碱用量降低至0.25时,得到无定形态粉末;碱用量增多合成的TS-1分子筛样品相对结晶度高,非骨架钛物种和锐钛矿含量减少,晶粒的尺寸缩小,催化丙烯醇氧化产物的选择性显著提高,达到98%。     

TPAOH-NH_3·H_2O溶液处理TS-1/SiO_2对丙烯环氧化反应影响

将SiO_2负载的钛硅分子筛(TS-1/SiO_2)用四丙基氢氧化铵和氨水混合溶液处理并用于催化丙烯环氧化制环氧丙烷反应。结果表明,混合溶液处理的钛硅分子筛比用四丙基氢氧化铵或氨水单独处理的样品具有更好的催化性能。随着混合碱中氨水浓度从0.01 mol·L-1增加到0.03 mol·L-1,附着在分子筛表面的二氧化硅载体消失,可能被溶解并再结晶到分子筛表面。同时,在此溶解再结晶过程中,分子筛内部产生许多介孔,使其催化性能显著提升,而二氧化硅表面酸性位被消除。四丙基氢氧化铵和氨水协同作用产生大的介孔,有利于高分子量副产物扩散出催化剂粒子,导致催化剂稳定性明显提升而催化活性和选择性不受影响。     

钛硅分子筛催化丙烯环氧化过程中的副反应

钛硅分子筛(TS-1)催化丙烯环氧化过程中,H2O2能与醇溶剂发生氧化副反应。实验考察了反应物浓度、温度等因素对醇溶剂氧化的影响。结果表明反应对TS-1用量是1级,对H2O2为0到1级,对醇是0级,相同条件下3种醇的氧化程度为:异丙醇>仲丁醇>>甲醇。由提出的反应机理建立了反应动力学模型,用实验所得数据对模型进行了参数回归,结果令人满意。     

小尺寸TS-1的合成及其催化油酸甲酯环氧化

为高效催化大尺寸油酸甲酯（MO）分子环氧化反应制备绿色增塑剂环氧油酸甲酯（EMO），采用水热法合成钛硅沸石（TS-1）和纯硅沸石（S-1），进一步利用水蒸气辅助晶化法成功制备了小尺寸的纳米TS-1（TS-1-s）和S-1（S-1-s）催化剂。重点考察了TS-1-s催化剂合成过程中溶胶干燥温度、溶胶与水质量配比、水蒸气晶化温度和晶化时间对其微观结构和催化油酸甲酯环氧化反应性能的影响。进一步，采用了XRD、UV-vis、SEM、TEM等手段对TS-1-s催化剂的结构进行了系统的表征。结果表明，相较于传统大晶粒TS-1催化剂（MO转化率39.20%，EMO选择性82.56%），TS-1-s催化剂表现出更优异的催化性能（MO转化率53.58%，EMO选择性85.48%）。     

碱性添加剂在钛硅分子筛/H2O2催化丙烯环氧化反应中的作用

考察了反应溶液中碱性添加剂{氨水（NH₄OH）、氢氧化钠（NaOH）、碳酸钠（Na₂CO₃）、碳酸铵[(NH₄)₂CO₃]和四甲基氢氧化铵（TMAOH）}及其浓度对钛硅分子筛（TS-1）催化丙烯环氧化反应性能的影响，并采用紫外拉曼光谱（UV-Raman）与气相色谱（GC）联用原位分析（Raman-GC）碱性添加剂的作用机理。结果表明：反应体系中添加碱性添加剂可有效改善TS-1催化丙烯环氧化反应的选择性。不同碱性添加剂对TS-1催化丙烯环氧化活性和稳定性影响不同，NaOH、Na₂CO₃和TMAOH的添加造成催化活性和稳定性降低。NH₄OH或(NH₄)₂CO₃作为添加剂改善环氧化反应选择性的同时提高了反应稳定性，其中以(NH₄)₂CO₃效果最佳。添加(NH₄)₂CO₃浓度为8.0×10^-4mol/L时，TS-1催化丙烯环氧化在固定床反应器上连续运行336h时，X(H₂O₂)仍保持在90%以上。原位Raman-GC分析发现，反应体系中NH₄OH和(NH₄)₂CO₃添加可加快反应活性中间体Ti-OOH(η²)基团的生成，促进反应产物从活性中心快速扩散，从而提高丙烯环氧化反应选择性和稳定性。