Ti-MWW/H2O2体系催化官能化烯烃环氧化

研究了Ti-MWW/H2O2催化体系对多种官能化烯烃液相环氧化的催化性能.结果表明,与钛硅分子筛TS-1相比,Ti-MWW具有更高的催化活性和环氧化产物选择性.溶剂对Ti-MWW催化环氧化反应的活性影响较大,其中水是催化丙烯酸乙酯和乙酸烯丙酯的最佳溶剂,随着C=C双键相邻官能团吸电子能力的增强,环氧化反应的催化活性下降.     

具有 MWW 结构钛硅分子筛的研究进展

 综述了具有 MWW 结构钛硅分子筛的制备方法、孔道和晶体结构的调变和修饰以及催化应用三个方面的研究进展. 与 TS-1 相比, 具有 MWW 结构钛硅分子筛的制备方法多种多样; 其孔道结构可塑性强, 通过采用层间剥离、柱撑以及分子水平硅烷化插硅扩孔技术, 可以增大和暴露孔道和外表面, 满足不同选择氧化反应的要求. 由于 MWW 结构钛硅分子筛拥有复杂而独特的孔道结构, 所以在小分子 (如直链烯烃等) 的环氧化反应, 和大分子 (环状烯烃, 二苯并噻吩等) 氧化反应中都表现出优异的催化性能. 此外, 该钛硅分子筛表现出与 TS-1 完全不同的溶剂效应, 用于烯丙基氯液相环氧化与酮类氨氧化反应主产物选择性更高.     

钛硅分子筛催化1-丁烯环氧化反应溶剂效应和酸碱效应研究

研究了用双氧水为氧化剂，钛硅分子筛TS-1催化1-丁烯环氧化反应的溶剂效应．研究发现，在质子性溶剂中1-丁烯环氧化反应活性高于非质子性溶剂，而以甲醇为溶剂H2O2转化率最高．分别利用碱性添加物稀氨水溶液和酸性添加物稀盐酸溶液调变反应介质的pH值，考察了介质的pH值对1-丁烯环氧化反应的影响，结果表明，随pH值提高，1，2-环氧丁烷(B0)的选择性略提高，但是过量稀氨水的加入会导致催化剂失活，双氧水的转化率及利用率明显下降．与钛硅分子筛催化丙烯环氧化相比，酸性添加物的加入对反应结果的影响不大，随反应介质的pH值降低1，2-环氧丁烷的选择性没有明显下降．     

无机钛硅原料合成TS-1催化氯丙烯环氧化反应

采用无机钛硅原料体系合成出了TS-1分子筛,并对TS-1分子筛催化氯丙烯环氧化反应进行了研究.在以甲醇为溶剂的体系中考察了反应时间、反应温度、催化剂用量、氯丙烯与双氧水的摩尔比对反应的影响,得到了无机钛硅原料体系合成的TS-1催化氯丙烯环氧化反应的最优条件:反应时间为60 min,反应温度为45℃,催化剂用量为22.5 g L-1,氯丙烯与双氧水的摩尔比n(AC):n(H2O2)=1.8,并对无机钛硅原料体系合成的TS-1进行了修饰改性,评价了其催化性能.     

烯丙基氯氧化制环氧氯丙烷的研究进展

环氧氯丙烷是一种重要的有机化工原料和中间体。本文综述了以H2O2为氧源的烯丙基氯直接环氧化制备环氧氯丙烷的研究进展。分别介绍了以TS-1、Ti-MWW和磷钨杂多酸盐为催化剂的不同催化体系用于烯丙基氯环氧化反应的研究现状,阐述了各种不同催化体系的优缺点和未来的发展方向。     

Ti-MOR钛硅分子筛催化甲乙酮氨氧化反应性能

以TiCl4蒸气处理深度脱铝的丝光沸石,采用气固相同晶置换制备了含钛丝光沸石(Ti-MOR),并以H2O2作为氧化剂,考察了釜式反应器中Ti-MOR催化甲乙酮(MEK)与氨的液相氨氧化反应合成甲乙酮肟(MEKO)的性能,进而在连续淤浆床反应器中评价了Ti-MOR的稳定性和选择性.结果表明,在优化的反应条件下,Ti-MOR催化剂上MEK连续氨氧化反应的转化率和MEKO选择性分别达到95%和99%以上,优于传统的钛硅分子筛TS-1;同时,MEK转化率、MEKO选择性、催化剂耐积炭性以及稳定性等指标接近结构重排改性的Ti-MWW催化剂.     

富硅壳层结构的无粘结剂MWW钛硅分子筛用作高选择性、 高稳定性的丙烯环氧化

环氧丙烷(PO)是一种重要的高活性丙烯衍生物,被广泛用于生产各种商业化学品(丙二醇、聚氨酯和表面活性剂等).目前,工业生产PO主要有传统的氯醇法(CP),共氧化法(叔丁基过氧化氢法、乙苯过氧化氢法和异丙苯过氧化氢法)和过氧化氢直接氧化法(HPPO).其中,HPPO具有反应条件温和、活性高、选择性好和污染小等特点,被认为是一种极具竞争力的环境友好型PO生产工艺.目前,基于TS-1/H2O2/甲醇催化体系的固定床连续HPPO工艺已经实现了工业化(陶氏/巴斯夫、赢创/伍德和中国石化).但是,溶剂甲醇会导致PO醇解开环,使PO选择性降低,而且甲醇和PO存在共沸问题,使PO纯化分离的操作复杂,能耗和成本增加.本课题组之前报道过Ti-MWW在溶剂乙腈中比TS-1在溶剂甲醇中表现出更好的催化性能(Stud.Surf.Sci.Catal.,2007,170,1236–1243.),尤其是质子型惰性溶剂乙腈的存在可以消除PO醇解副反应,极大地提高了PO选择性.因此,开发和设计以乙腈为溶剂的工业Ti-MWW催化剂具有重要的学术和应用价值.工业HPPO过程通常在固定床反应器中进行,需要具有一定机械强度的催化剂来降低压降,因此需要对催化剂原粉进行成型处理.粘结剂是制备成型催化剂的必要添加剂,通常是催化惰性组分,但是它们的引入会降低催化剂中有效活性组分的比例,而且大量的粘结剂会覆盖在沸石的表面及孔口,导致活性中心的可接近性和利用率降低.因此,设计高性能的工业Ti-MWW催化剂既要消除粘结剂对底物向活性位点扩散的负面影响,又要保持较高的机械强度.本文首次提出了一种可控的二次晶化策略,在双有机结构导向剂N,N,N-三甲基-1-金刚烷基氢氧化铵和六亚甲基亚胺的作用下,成功地将成型SiO2/Ti-MWW催化剂中的粘结剂组分转化为MWW沸石相,形成了具有富硅壳层的整体式无粘结剂Ti-MWW催化剂,提高了扩散效率的同时也保证了机械强度.在二次晶化过程中,母体Ti-MWW发生了部分溶硅,形成了大量的内部硅羟基巢,同时部分骨架TiO4物种转变为了具有更强路易斯酸性(LAS)的开放状态的TiO6物种,提高了催化剂对于H2O2的富集和活化能力,使得PO收率从13.1％提高到48.4％,催化使用寿命从75 h延长到了640 h.为了进一步提高催化性能,我们对催化剂进行了哌啶和氟化处理,提高了催化剂中TiO6物种的比例;将有强拉电子效应的氟引入分子筛骨架,提高了Ti的LAS强度.一方面,具有强LAS的改性催化剂能够促进H2O2的活化形成Ti-OOH中间体,提高Ti-OOH中Oα-Oβ的极化率,从而促进活性Oα转移;另一方面,形成的Si–F基团中的F可以与Ti-OOH中的末端H形成更强的氢键,从而稳定Ti-OOH,促进活性Oα有效转移和环氧化过程,抑制了H2O2的无效分解.此外,大量内部硅羟基巢被淬灭,抑制了PO水解副反应的发生.改性后的无粘结剂Ti-MWW催化剂具有2400 h的超长寿命,PO时空收率达到了543 g kg–1 h–1,每1 kmol H2O2消耗的溶剂乙腈质量仅为194.3 kg.     

多级孔钛硅分子筛的制备及应用进展

以钛硅分子筛(TS-1)为催化剂的选择性催化氧化工艺具有反应条件温和、产物选择性高及环境污染小等特点,促进了烃类催化氧化反应的绿色化发展.但常规TS-1分子筛狭窄的孔道限制了其在大分子催化氧化反应中的应用.多级孔TS-1分子筛为包含不同尺度的孔道结构的晶体沸石,兼具微孔分子筛晶体优异的水热稳定性和介孔材料优异的扩散传输性能,因此其受到国内外众多专家学者的广泛关注.多级孔TS-1分子筛的制备方法很多,主要有直接合成法和后处理法,其中直接合成法包括硬模板法、软模板法和自组装法,而后处理制备主要为碱处理法.我们在对多级孔TS-1分子筛制备方法进行归纳总结的基础上,探讨不同制备方法对分子筛中钛硅物种分布、孔道结构及催化烃类选择性氧化反应性能的影响.结合目前TS-1分子筛应用现状,对其未来发展进行展望.     

硅烷化TS-1对环己烷均相氧化反应的促进作用

考察了钛硅分子筛(TS-1)以及硅烷化钛硅分子筛(TS-1-S)上环烷酸钴(Co-nap)催化环己烷氧化反应性能.结果表明,TS-1和TS-1-S对该反应均具有显著的促进作用,环己烷转化率由无TS-1时的3.6%分别提高至6.4%和7.9%,产物选择性保持在80%左右,反应时间由300 min可缩短为130min.进一...     

加料方式及底物浓度对Ti-MWW催化剂上环己酮氨肟化反应的影响

 研究了加料方式和底物浓度对钛硅分子筛Ti-MWW催化环己酮液相氨肟化反应的影响. 结果表明,加料方式对 Ti-MWW 催化环己酮氨肟化过程有重要影响,过氧化氢的浓度对反应过程也有一定的影响. 在过氧化氢缓慢加入反应体系的情况下,环己酮转化率和环己酮肟选择性都高于99%, 而且该反应过程以水作溶剂,对环境友好.     

Ti-MWW催化氯丙烯环氧化固定床工艺研究

以Ti-MWW分子筛为催化剂,H2O2为氧化剂,研究了氯丙烯环氧化制环氧氯丙烷固定床工艺过程的反应规律.结果表明,H2O2的空速对该反应过程起着非常重要的作用.优化的反应参数为:以乙腈为溶剂,氯丙烯/H2O2摩尔比为5,反应温度为333K,H2O2空速为0.44h-1.在该条件下氯丙烯转化率、环氧氯丙烷选择性、H2O2转化率及有效利用率分别达到19.0%,99.9%,98.0%和97.0%。     

Ti-MWW催化丁酮氨肟化连续於浆床工艺

在液相连续赞浆床反应器中,Ti-MW WIH202体系表现出较高的催化丁酮氨肪化制备丁酮肠的活性,详细考察了各反应条件对Ti-MWW分子筛催化性能的影响.结果表明,在优化的反应条件下,丁酮转化率和丁酮肪选择性分别达95%和99%以上;均优于传统的铁硅分子筛TS-1,且稳定性也更高.     

Ti-MWW分子筛上烯丙醇环氧化制环氧丙醇

 以哌啶为模板剂, 硼酸为结构承载助剂,采用动态水热法成功地合成了Ti-MWW层状前体,经酸处理和煅烧后,得到Ti-MWW分子筛. 紫外-可见光谱表明, Ti-MWW层状前体中含有四面体和八面体配位的钛物种. 酸处理可以很容易地将非骨架的八面体钛脱除,煅烧后分子筛不含锐钛矿相; 未经酸处理直接煅烧,部分八面体钛会聚集形成锐钛矿相. Ti-MWW层状前体的红外光谱在960 cm-1处没有骨架钛的特征吸收谱带出现,经酸处理后,该特征吸收峰出现. 以H2O2为氧化剂,考察了Ti-MWW分子筛上的烯丙醇环氧化性能,发现凝胶Si/Ti=20, 15%HNO3处理12～16 h的情况下,制得的Ti-MWW的催化性能最好,在温度为333 K和反应时间为30 min, 转化率为88.7%, 选择性为99%; 但酸处理时间过长可使部分Ti-MWW中的钛生成锐钛矿相,从而导致催化剂活性下降.     

合成条件对TS-1结构及其催化氯丙烯环氧化的影响

采用水热法合成了TS-1分子筛，根据XRD、FT-IR、FT-Raman和UV-Vis的表征结果计算了TS-1的相对结晶度和骨架钛相对含量，并以氯丙烯环氧化反应为探针反应，研究了合成条件对TS-1的结构和催化性能的影响，结果表明，TS-1的结晶度随合成液中Si／Ti比和TPAOH／Si比的增大呈先增大后减小的趋势，TS-1的骨架钛相对含量也随合成液中钛含量的减少呈先增大后减小的趋势，随TPAOH含量的增加TS-1的骨架钛相对含量和非骨架钛含量一直增加，且非骨架钛的类型有所改变．具有较高结晶度和骨架钛含量及较低非骨架钛含量的TS-1的催化性能较好．较好的氯丙烯的转化率和环氧氯丙烷的选择性分别为92．1％和87．5％．     

A New Generation of Titanosilicate Catalyst: Preparation and Application to Liquid-Phase Epoxidation of Alkenes

A novel titanosilicate with the MWW topology, Ti-MWW, has been prepared by direct hydrothermal synthesis using boric acid as a structure-supporting agent, and also by post-incorporation of tetrahedral Ti species into MWW silicalite through controlled structural conversions between three-dimensional crystalline silicalite and the lamellar precursor. Ti-MWW is further converted by delamination into a thin sheet material applicable to the reaction of bulky reactants. Both direct hydrothermal synthesis and postsynthesis methods make it possible to introduce a controllable amount of Ti species into the MWW structure. An acid treatment of uncalcined samples is essentially important for the removal of the extraframework octahedral Ti species located on the exterior layer surface. The catalytic properties of Ti-MWW have been compared with those of conventional titanosilicates (TS-1, TS-2, Ti-Beta, Ti-MOR, Ti-MCM-41, etc.) in the epoxidation of various alkenes with hydrogen peroxide. Hydrothermally synthesized Ti-MWW proves to be more effective in the epoxidation of linear alkenes including functionalized ones, and also exhibits considerable activity for cycloalkenes. Moreover, it shows a unique shape selectivity not shared with other titanosilicates in the epoxidation of cis/trans geometric alkene isomers. Postsynthesized Ti-MWW, nearly free of boron, catalyses the alkene epoxidation more effectively as a result of the tetrahedral Ti species different from those resulting from the direct synthesis, which turns out to be the most active epoxidation titanosilicate catalyst so far. Delaminated Ti-MWW, possessing an extremely open and accessible surface area but maintaining the basic structure of zeolite, catalyses the epoxidation of various cycloalkenes more actively than large pore titanosilicates including mesoporous Ti-MCM-41.     

Ti－Si沸石表面吸附物种的TPSR－TPD研究

氯丙烯在不同催化剂表面上吸附的ＴＰＤ结果表明：在ＴＳ－１上有三重脱附峰，而在ＴｉＯ２／Ｓｉｌｉｃａｌｉｔｅ上仅有单峰。Ｈ_２Ｏ_２或分子Ｏ_２在催化剂表面吸附后，在脱附物种中可用质谱检测到原子Ｏ（１６）物种；说明Ｈ_Ｏ_２或分子Ｏ_２在样品表面存在解离吸附；并发现解离分子Ｏ_２的活性很低。ＴＳ－１能同时吸附氯丙烯和Ｈ_２Ｏ_２，而在ＳｉＯ_２／Ｓｉｌｉｃａｌｉｔｅ表面的吸附却与吸附顺序有关。环氧化活性顺序如下：ＴＳ－１（ＴＰＡＯＨ）＞ＴＳ－１（ＴＰＡＢｒ＋ＮａＯＨ）＞ＴｉＯ_２／Ｓｉｌｉｃａｌｉｔｅ。ＴＳ－１沸石的高氧化活性可能与Ｈ_２Ｏ_２吸附后表面原子Ｏ（１６）的形成有关。     

磷钨杂多酸盐催化的氯丙烯水油两相条件下的环氧化

研究了磷钨杂多酸盐对氯丙烯与H2O2水溶液两相条件下环氧化反应的催化活性.反应结果表明,环氧氯丙烷的产率受溶剂二氯乙烷量影响;二氯乙烷作溶剂时,这一反应体系具有很好的催化性能,环氧氯丙烷产率可达88.3%;甲苯不是氯丙烯环氧化的优良溶剂.     

Enhancement of chemoselectivity in epoxidation reactions over TS-1 catalysts by alkali and alkaline metal ions

Alkali metal ions, when present during the synthesis of TS-1, lead to inactive oxidation catalysts. However, when added, in small amounts, to the reaction medium during the epoxidation of allyl alcohol or allyl chloride by H₂O₂ over TS-1, they increase the selectivity for the epoxide. To probe this phenomenon in detail, the influence of pH and alkali and alkaline earth ions on the structure and catalytic activities of the oxo-Ti species generated in H₂O₂. TS-1 and TiMCM-41 systems have been investigated using EPR and diffuse reflectance UV-Vis spectroscopies. In acidic and neutral pH, two types of superoxo-Ti species (Ti(O₂√⁻)), A and B, are observed over TS-1. In the presence of alkali and alkaline metal ions or at high pH, Ti³⁺ ions and a new type of Ti(O₂√⁻) species, A′ are observed. Only the B-type species, however, is observed on TiMCM-41. The A-type are more reactive than the B-type. Epoxide selectivities approaching 100% can be achieved by a proper control of the reaction medium.     

The study of epoxidation of allyl chloride in methanol in the presence of extruded titanium containing silicalite

The liquid-phase epoxidation of allyl chloride in methanol with aqueous solution of hydrogen peroxide was conducted in the presence of extruded titanium containing silicalite and the physico-chemical features of the process were investigated. The effect of the amount of solvent, the initial ratio of the allyl chloride to hydrogen peroxide and the temperature of the process on the yield of the target product (epichlorohydrin) and by-products (3-chloro-1,2-propanediol and 3-chloro-1-methoxypropanol-2) was studied. Based on the obtained results, the optimum conditions of synthesis of epichlorohydrin for a laboratory scale continuous setup were recommended.