TS-1分子筛在氯丙烯/H2O2环氧化反应体系中失活与再生的研究

采用水热法合成了TS-1分子筛,并在间歇反应器中研究了TS-1分子筛催化氯丙烯/H2O2环氧化反应.考察了TS-1分子筛的活性随其使用次数增加而变化的规律.采用焙烧法对失活的TS-1分子筛进行再生,并用XRD,SEM,FTIR方法对新鲜、失活及再生的TS-1分子筛进行表征.实验结果表明,失活的TS-1分子筛表面被覆盖,结晶度和骨架钛含量都有较大幅度的下降.再生TS-1分子筛的结晶度、骨架钛含量和催化性能恢复.失活的主要原因是反应物沉积和钛流失.     

逐级放大制备的TS-1分子筛表征与丙烯直接氧化催化性能对比

采用以络合剂提高钛源稳定性合成钛硅分子筛的方法,在0.2 L,2 L,100 L,2 m3四种不同规模的晶化釜中制备TS-1分子筛,采用XRD,IR,SEM和微结构分析等手段对合成的TS-1分子筛进行表征,考察TS-1分子筛在间歇反应釜中对丙烯直接环氧化的催化效果。结果表明,在四种不同规模晶化釜中合成的TS-1分子筛具有相同的骨架结构,晶形均一,在相同的反应条件下,双氧水转化率与环氧丙烷选择性均在90%以上,逐级放大制备的TS-1分子筛的催化性能基本相当。说明该法制备TS-1分子筛重复性好,易于放大。     

无机原料制备的大晶粒TS-1分子筛的表征及催化环己酮肟化反应性能评价

以硅溶胶为硅源、三氯化钛为钛源合成大晶粒TS-1分子筛,并用其催化环己酮肟化反应。采用XRD,XRF, FT-IR,SEM,TEM和低温N2吸-脱附等方法对催化反应前后催化剂的结构进行表征,结果表明,反应前后催化剂结构没有明显变化,说明该分子筛具有较好的稳定性。采用淤浆床反应器,在环己酮质量空速6 h-1、温度75 ℃的条件下,将制备的TS-1分子筛用于催化环己酮肟化反应,在运转时间190 h内,环己酮转化率和环己酮肟选择性分别达到99.0%和96.0%,说明所制备的大晶粒TS-1分子筛不仅具有与有机原料制备的TS-1分子筛相当的催化活性,而且稳定性更好。该分子筛还具有良好的分离和再生性能,再生分子筛的催化性能可以达到新鲜分子筛的水平。     

杂原子分子筛的新型制备方法及其催化性能的研究

概述了以MWW型晶体结构为主的杂原子分子筛的新型合成方法及其催化性能.采用多种制备方法合成了以钛硅分子筛为主的MWW型结构杂原子分子筛,并研究了其以H2O2为氧化剂的多种有机物的液相氧化反应的催化性能.研发了新一代钛硅分子筛--Ti-MWW的晶化助剂水热合成法、干溶胶固相晶化法、氟化物法、结构可逆转变后处理合成法以及双模板剂结构导向直接合成法.Ti-MWW催化剂在烯烃的环氧化和酮类的氨氧化反应上,显示出比TS-1和Ti-Beta等常规的钛硅分子筛更优越的催化活性和目标产物选择性.通过层剥离处理以及分子水平上的层间扩孔技术,可以将Ti-MWW转变为适合于大分子催化氧化的催化材料.Sn-MWW和Ga-MWW催化剂在环状酮类的Baeyer-Villiger氧化反应中显示良好的催化性能.     

双硅源合成TS-1分子筛及其环己酮氨氧化性能

同时以正硅酸乙酯(TEOS)和硅胶为硅源,采用水热合成法制备了TS-1分子筛.采用SEM、HRTEM、XRD和UV-Vis手段,对不同配比双硅源合成的TS-1样品进行了表征,并以环己酮氨氧化为探针反应对其催化性能进行了评价.结果表明,双硅源的配比影响合成TS-1的晶粒大小和骨架钛含量,从而影响TS-I的催化活性.双硅源中硅胶比例越大,合成的TS-1晶粒越大,催化活性越低.TEOS和硅胶摩尔配比为1时可以合成粒径均匀、催化活性良好的小颗粒TS-1.     

两亲性硅烷辅助水热合成具有介孔结构的TS-1分子筛

采用两亲性有机硅烷作为介孔模板剂、小分子有机胺为微孔导向剂一步法水热合成出了多级孔道TS-1分子筛.采用XRD、UV-vis、FT-IR、N2吸附、SEM、MAS NMR和TGA手段对合成样品进行了结构表征,同时考察了其催化氧化性能.结果表明,所合成样品除微孔范围内的0.55 am孔道外,还拥有孔径为3.7nm的均一介孔孔道;相比于常规TS-1,此样品拥有较为疏水的表面.与常规TS-1相比,在催化环己烯环氧化反应中,多级孔道TS-1凭借拥有中孔孔道,得到近两倍的转化率;同时由于多级孔道TS-1的表面羟基较少,有效地避免了环氧化产物的开环反应,因此环氧化物的选择性也是常规TS-1的2倍.     

钛硅分子筛HTS的开发和应用

具有空心结构的新型环境友好催化氧化材料钛硅分子筛HTS,显著改善和提高了现有钛硅分子筛TS-1的催化氧化反应性能,解决了钛硅分子筛合成难于重复以及反应活性不易稳定的问题,探针反应苯酚羟基化的反应诱导期比传统合成法所得钛硅分子筛TS-1缩短一半.HTS在低温氮吸附等温线和脱附等温线之间存在明显滞后环;尺码分子苯吸附量也远大于常规钛硅分子筛TS-1的苯吸附量;已在环己酮氨肟化过程得到工业应用,显著简化了现有生产工艺,转化率大于99.5%,选择性大于99%.     

四丙基氢氧化铵热稳定性对TS-1分子筛合成的影响

在170℃下研究了TPAOH溶液的热稳定性。结果表明，TPAOH容易分解为三正丙胺和正丙醇；采用改进方法可在低于150℃下合成TS-1分子筛，提高了TPAOH的有效利用率，TPAOH用量仅为传统方法合成TS-1分子筛的1/3。改进方法合成的TS-1分子筛经N2吸附-脱附、XRD、FT-IR和TEM等技术表征，其物化性能与传统方法合成的分子筛基本相同，晶粒尺寸为0.2～O.4μm，晶粒大小均匀，形状规整。在环己酮氨肟化反应中，改进方法合成的TS-1分子筛催化剂，其环己酮转化率达到97％，环己酮肟的选择性达到99％。     

表面富钛TS-1分子筛的表征与评价

钛硅分子筛(TS-1)是MFI结构的含Ti杂原子分子筛,可与低浓度H2O2一起催化氧化多种有机物.将活性中心Ti分布在TS-1分子筛的表面,则有利于减少扩散的影响.制备了表面富钛TS-1分子筛,采用XRD、XRF、SEM、TEM、FT-IR等手段对其进行了表征.结果表明,制备所得表面富钛TS-1分子筛的Ti在TS-1分子筛表面的径向分布具有中间少边沿多的性质,其他物化性质则与常规TS-1分子筛相近.通过催化反应发现表面富钛TS-1分子筛有反应诱导期更短的突出特点,有较好的应用前景.     

TS-1催化1-丁烯环氧化合成1,2-环氧丁烷

以双氧水为氧化剂,研究了不同合成方法得到的晶粒大小不同的钛硅分子筛TS-1催化1-丁烯环氧化合成1,2-环氧丁烷(BO)的反应性能.结果表明,在甲醇溶剂中2种TS-1都具有较高的催化活性,但经典TS-1的BO选择性低于廉价合成方法得到的TS-1;在丙酮溶剂中,廉价TS-1的催化活性远远低于经典TS-1.以丙酮作为反应介质,详细考察了经典TS-1的失活及再生性能,结果发现,TS-1催化剂经过多次重复使用,活性有明显的降低,采用溶剂萃取再生方法不能使催化剂恢复活性,但600℃高温焙烧能使TS-1恢复到最初的活性.     

两种钛硅分子筛合成体系的比较

分别在四丙基溴化铵(TPABr)-正丁胺体系和以四丙基氢氧化铵(TPAOH)为模板剂的修正经典合成法体系中合成了钛硅分子筛TS-1，对比了两个体系的晶化过程，并对所获得的TS-1进行了XRD、IR、SEM表征和催化反应性能评价。结果表明，在TPABr-正丁胺体系中合成TS-1，晶化速率较慢，母液pH值先降后升；而以TPAOH为模板剂合成的TS-1，晶化速率很快，母液pH值先升后降。对比两种分子筛的XRD、IR表征结果，未发现明显的差别；但SEM观察结果表明，TPABr-正丁胺体系合成的TS-1晶粒较大。在丙烯环氧化反应中，两种分子筛均具有较好的催化性能；在苯酚羟基化和苯乙烯氧化反应中，以TPAOH为模板剂合成的分子筛具有较高的活性。采用TPABr-正丁胺体系合成时，由于体系的碱度较低，液相中硅酸盐的浓度较低，因而所得TS-1比修正经典合成法体系所得的晶粒为大。这种廉价的较大晶粒的TS-1可以满足扩散限制较小的丙烯环氧化反应的要求。     

石科院进行HTS分子筛催化丙烯环氧化反应的研究

石油化工科学研究院在传统水热合成TS-1分子筛的基础上，自主开发了TS-1分子筛重排改性工艺。该工艺具有制备重复性好的优点，经重排改性后的TS-1分子筛晶粒具有空心结构（商品牌号为HTS），催化苯酚羟基化反应活性可提高2～4倍，催化环己酮氨肟化反应活性亦有大幅度提高，且已成功应用于巴陵石化公司己内酰胺的工业化生产。     

Fe-HMS介孔分子筛的合成及在固定床苯酚羟基化反应中的催化性能

以十二胺为模板剂,采用3种不同的方法合成了介孔Fe-HMS分子筛.采用XRD、FT-IR和低温N2吸附等对合成的含铁分子筛进行了结构表征.考察了合成的Fe-HMS分子筛在固定床苯酚羟基化反应中的催化性能.结果表明,合成的Fe-HMS分子筛具有均一的介孔结构,铁原子已进入分子筛骨架,合成的Fe-HMS分子筛在固定床苯酚羟基化反应中具有较好的催化性能,合成方法对Fe-HMS分子筛的结构及催化性能有显著影响.     

壳层钛硅分子筛的制备与表征

采用两步水热晶化方法,以有机硅源和钛源制备了壳层钛硅分子筛RTS,利用多种分析表征和评价手段对RTS和常规钛硅分子筛TS-1的物化性质及催化氧化性能进行了分析表征和评价。结果表明:所制备的RTS物相为MFI结构,活性钛物种主要分布在颗粒的表层,为壳层钛硅分子筛;RTS在苯酚羟基化制备苯二酚的探针反应中表现出与TS-1相当的催化氧化活性和目的产物苯二酚的选择性,而且可重复使用,性能优于TS-1。     

TS-1分子筛催化氧化性能的研究Ⅲ.焙烧温度、预处理剂与溶剂对苯羟基化的影响

以苯与H2O2羟基化反应为目标反应,研究焙烧温度、预处理剂对TS-1分子筛催化氧化性能的影响.结果表明,随着焙烧温度的升高,H2O2转化率下降,选择性上升.560 ℃焙烧的分子筛,苯的转化率达到最高.TS-1分子筛经预处理后,对H2O2转化率、选择性和苯的转化率均会产生不同的影响.(NH4)2SO4处理后的TS-1分子筛,H2O2的选择性接近100%.在反应液中添加极性溶剂会不同程度阻抑反应的进行;而添加水或采用低浓度的H2O2有利于反应的进行.     

多级孔道Ni-TS-1分子筛的原位合成及其脱硫性能

以硝酸镍为镍源、四丙基溴化铵为模板剂,通过一步法合成了多级孔道的Ni-TS-1分子筛,采用XRD、FTIR、UVVis和N2吸附-脱附等方法对Ni-TS-1分子筛进行了表征,并分别以噻吩、苯并噻吩和二苯并噻吩为模型硫化物、双氧水为氧化剂对Ni-TS-1分子筛的催化氧化脱硫性能进行了研究。实验结果表明,金属Ni的引入没有改变TS-1分子筛的骨架结构,其骨架仍为MFI拓扑结构;与传统方法制备的TS-1分子筛相比,Ni-TS-1分子筛在超微孔和介孔范围内有次生孔存在,且具有更大的BET比表面积和平均孔径,在氧化脱除模型硫化物时不受空间位阻的限制,对噻吩、苯并噻吩和二苯并噻吩均具有较好的催化效果;n(Si)∶n(Ni)=40的Ni-TS-1分子筛在重复使用6次后,二苯并噻吩的脱除率仍保持在90%以上。     

钛硅分子筛成型的研究进展

综述了钛硅分子筛TS-1的成型方法,包括喷雾干燥成型法、挤条成型法与原位负载成型法,分析了成型TS-1催化剂的机械强度及催化性能。需根据不同的原料,成型催化剂物化参数、催化性能和机械性能的要求,工业反应器类型等选择适合的TS-1成型方法。由于成型钛硅分子筛催化剂存在活性偏低、机械强度不高、失活速率快和寿命短等问题,其工业应用受到一定限制。     

Sn改性TS-1分子筛对苯氧化反应的催化性能研究

采用Sn对TS-1分子筛进行改性,利用XRD、N2吸附-脱附、XRF、NH3-TPD和IR等手段对分子筛进行表征,并研究其对苯氧化反应的催化性能。结果表明：Sn改性可以调变TS-1分子筛微结构和表面酸性,部分微孔转变为介孔,外比表面积增加,一些强酸中心转变为弱酸中心;经0.5%Sn改性的分子筛的催化活性大幅度提高,苯的转化率可达到21.20%,苯酚和苯二酚的产率也大幅提高,分别是改性前的3.7倍和7.2倍。     

微米TS-1的水热改性及其丁酮氨氧化性能

 采用水热改性对微米TS-1进行处理, 考察了改性温度、改性时间及水的用量等对其在丁酮氨氧化反应中催化性能的影响. 采用TEM、SEM、UV-Vis、XRD、IR及N₂物理吸附等手段,对水热改性前后的样品进行了表征. 结果表明, 水热改性对微米TS-1分子筛的骨架结构影响不大,但会使孔分布、吸附曲线等有所变化, 水热改性后的微米TS-1在丁酮氨氧化反应中的催化性能明显改善. 水热处理的最佳条件是: 每100g的微米TS-1用水30mol, 改性温度170℃, 改性时间48h.     

TS-1分子筛催化氧化性能的研究

以苯与H2O2羟基化反应为目标反应,研究焙烧温度、预处理剂对TS-1分子筛催化氧化性能的影响。结果表明,随着焙烧温度的升高,H2O2转化率下降,选择性上升。560℃焙烧的分子筛,苯的转化率达到最高。TS-1分子筛经预处理后,对H2O2转化率、选择性和苯的转化率均会产生不同的影响。(NH4)2SO4处理后的TS-1分子筛,H2O2的选择性接近100%。在反应液中添加极性溶剂会不同程度阻抑反应的进行;而添加水或采用低浓度的H2O2有利于反应的进行。