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本文主要研究两亲性含钛沸石分子筛的研制及其在烯烃环氧化的相界面催化反应中的应用。
在论文的前半部分,主要以Ti(SO<,4>)<,2>为改性剂,通过液固相同晶取代的途径研制Ti-β沸石,并采用XRD、FT-IR、UV-Vis、XPS、正己烷等温吸附等手段对制备出Ti-β样品的结构和钛的状态进行了表征,同时还针对环己烯环氧化反应考察了其催化性能;在论文的后半部分,利用不同的硅烷试剂对不同类型的含钛沸石分子筛进行改性,得到了两亲性含钛沸石分子筛,并通过各种波谱手段表征了样品的两亲性及其中钛的状态,考察了其在辛烯环氧化相界面中的催化性能。同时还以三甲基氯硅烷改性的TS-1沸石为催化剂研究了相界面反应的一些基本规律,主要考察了反应时间、反应温度、催化剂用量、相界面面积等因素对相界面催化反应的影响。
本文取得的主要进展如下:
1.首次利用Ti(SO<,4>)<,2>通过液固相同晶取代法制得含有四配位骨架钛的Ti-β沸石。该样品中无定形TiO<,2>含量低,在环己烯双氧水环氧化反应中表现出远远高于TS-1沸石的活性。
2.30%Ti(SO<,4>)<,2改性后得到的Ti-β沸石显示出最好的催化性能,该沸石样品的骨架含钛量达到最大值,而更高用量的Ti(S<,4>)<,2反而会导致较差的改性结果。
3.在制备过程中添加一定量的硫酸溶液洗涤能够有效地避免无定形TiO<,2>的产生,可制备出没有无定形TiO<,2>存在的Ti-β沸石样品。
4.通过TMS和OTS硅烷改性制备出了两亲性Ti-B、TS-1沸石以及含钛介孔分子筛催化剂,它们能够分布于水油两相界面处,充当相界面催化剂;并且改性过程不会破坏沸石本身的骨架结构,样品中的钛仍然保持了四配位骨架钛的状态。
5.TMS改性得到的两亲性TS-1沸石在相界面催化反应中表现出优良的活性,在不加共溶剂且在静置的条件下能有效地催化1-辛烯环氧化反应,其催化性能远高于母体TS-1沸石以及采用文献所用改性剂OTS制备出样品。
6.发现在相界面反应中,相界面的面积和催化剂用量是两个最重要的影响因素,找出了室温下最佳的辛烯环氧化相界面催化反应条件:相界面面积(cm<2>)/催化剂用量(mg)控制在0.15左右,反应时间约为24 h。