多级孔TS-1分子筛的制备及其苯羟基化反应性能研究

发布时间：2020-07-28 17:19

【摘要】：钛硅分子筛TS-1,在温和的条件下,以双氧水为氧化剂,在众多的催化氧化中表现优良的性能,得到了研究者的普遍关注。然而,TS-1是一种典型的微孔分子筛,其狭窄的孔道尺寸限制了反应底物的扩散,且积碳容易堵塞孔道造成催化剂的失活;另一方面,TS-1分子筛骨架钛含量低,四配位骨架钛是主要的活性中心,限制了其催化活性。近些年来,因多级孔沸石分子筛兼具有微孔分子筛和介孔分子筛的优点,多孔材料领域的研究人员将研究重点放在多级孔沸石分子筛的制备上。而目前文献中所报道的合成多级孔钛硅分子筛TS-1的方法一般都存在制备过程复杂,成本昂贵等问题,不利于其在工业上的应用发展。苯酚与苯二酚生产工业目前所面临的最大问题就是如何能找到更清洁,更安全,更绿色的新工艺来取代传统的生产方法。将苯直接羟基化,以双氧水为氧化剂,只需一步化学反应就可从原料得到最终产品,符合绿色化学的理念。本文主要针对TS-1分子筛狭窄的孔径限制了反应底物分子扩散、接触活性钛位点的问题。采用价格低廉的非离子表面活性剂曲拉通为介孔模板剂,水热合成方法制备了一系列多级孔TS-1沸石分子筛,并分别系统研究了曲拉通浓度和链长对于制备催化剂的影响,旨在提高催化剂的活性和稳定性。以苯羟基化反应为探针实验,主要的研究内容和结论如下:(1)以环境友好、价格低廉的非离子表面活性剂TritonX-100为介孔模板剂,以(NH_4)_2CO_3为晶化调节剂,采用水热合成方法制备了介孔均一、晶粒尺寸均匀、含钛量高的高活性及高稳定性的多级孔富钛TS-1。通过调节TritonX-100含量可以控制催化剂材料的表面积和孔隙体积。以过氧化氢为氧化剂,去离子水为溶剂,研究了多级孔富钛TS-1在苯羟基化反应中的催化性能。制备的TS-1分子筛结合了多级孔和高钛含量的特点,在苯羟基化反应中表现出较好的催化活性,苯酚的产率从约18%增加到约27.7%,且稳定性好,重复使用5次未发生失活现象。(2)以不同链长的曲拉通系列为介孔模板剂,系统研究了不同链长的曲拉通对于催化剂的结构特性、催化性能的影响。随着链长的增加,多级孔钛硅分子筛的颗粒尺寸逐渐减少,表面变得粗糙。氮气吸脱附结果显示,使用醚键数量不同的曲拉通,利用其亲水性的差异来实现多级孔TS-1的孔径尺寸可控,比表面积可控。随着非离子表面活性剂曲拉通亲水链长度的增加,多级孔TS-1晶粒尺寸变小,比表面积增大。催化性能评价结果表明,合成用于催化苯羟基化制苯酚的多级孔TS-1的最佳的亲水链长度为30,苯酚收率从16.7%提高到37.2%。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O643.36;TQ243.12

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本文编号：2773199