本文關(guān)鍵詞：多級孔Ti-MCM-41的制備及其催化氧化性能的研究　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： Ti-MCM-41 多級孔 催化環(huán)氧化 烯烴 大分子

【摘要】：環(huán)氧化反應(yīng)在工業(yè)上具有極其重要的地位,介孔Ti-MCM-41材料由于在催化環(huán)氧化合物方面有良好的催化性能,引起研究者們的普遍關(guān)注。雖然介孔Ti-MCM-41具有很高的比表面積,但由于其介孔內(nèi)部存在擴散阻力,在催化大分子類有機化合物時,由于擴散限制,無法接近催化劑內(nèi)部的活性位點,大大降低了材料的催化活性。在介孔材料內(nèi)部引入更大介孔或大孔孔道能有效解決這一問題,在保證材料具有較高比表面積的同時提升反應(yīng)物與催化劑內(nèi)部活性位點的接觸幾率,增強催化劑的催化性能。因此,本文以粒徑在300 nm左右的聚苯乙烯微球為模板,制備具有介孔-大孔分級結(jié)構(gòu)的多級孔Ti-MCM-41,研究不同實驗條件對多級孔材料形貌及其性能的影響,同時探究了材料在催化環(huán)氧化反應(yīng)中的特性。利用乳液聚合法制備了單分散的聚苯乙烯微球(PS),并以其為犧牲硬模板,十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為表面活性劑,硅源為正硅酸四乙酯(TEOS),鈦源為鈦酸四丁酯,先后使用水熱法和溶劑揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝法探索制備的條件,最終運用溶劑揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝法成功制備出多級孔Ti-MCM-41材料。確定了最佳的硅鈦比為40:1,表面活性劑的加入量是n(CTAB):n(TEOS)=2:10。XRD、UV-Vis和氮氣吸附脫附等表征結(jié)果表明,材料內(nèi)部具有十分有序的介孔結(jié)構(gòu),介孔孔道大小為2.23 nm,比表面積為1281.6 m2/g,孔容大小為0.59 cm3/g,鈦物種已進入材料內(nèi)部并且為四配位結(jié)構(gòu)。運用掃描電鏡和透射電鏡等測試手段進一步證明材料內(nèi)部存在規(guī)則排列的大孔結(jié)構(gòu),大孔的孔壁間分布高有序性的介孔孔道。分別以環(huán)己烯、環(huán)十二烷基三烯、順-環(huán)辛烯以及環(huán)十二烯等大環(huán)烯烴為反應(yīng)底物,研究多級孔Ti-MCM-41相對于介孔Ti-MCM-41在催化大分子環(huán)氧化反應(yīng)的性能,多級孔Ti-MCM-41作為催化劑的上述反應(yīng)均表現(xiàn)出較高的轉(zhuǎn)化率和TOF值。說明引入大孔二級孔道,能夠有效地減小大環(huán)烯烴的傳輸阻力,提高活性位點的可接近性,提升催化活性和利用率。同時研究了催化劑循環(huán)使用4次的重復(fù)利用性和Ti物種流失的leaching實驗等催化劑重要性能。實驗證明多級孔Ti-MCM-41具有極好的催化穩(wěn)定性和重復(fù)利用性,Ti物種在材料內(nèi)部十分穩(wěn)定,極少流失。
[Abstract]:Epoxidation is of great importance in industry. Mesoporous Ti-MCM-41 materials have attracted widespread attention due to their good catalytic performance in the catalytic epoxides. Although mesoporous Ti-MCM-41 has a high specific surface area, due to the existence of diffusion resistance in mesopores, when it catalyzes macromolecular organic compounds, it can not get close to the active sites within the catalyst due to the diffusion limitation, which greatly reduces the catalytic activity of the materials. The introduction of larger mesoporous or macroporous channels in mesoporous materials can effectively solve this problem, while ensuring the high specific surface area of materials, while enhancing the contact probability between reactants and internal active sites of catalysts, and enhancing the catalytic performance of catalysts. Therefore, based on the particle size of polystyrene microspheres was about 300 nm as template, the preparation of hierarchical porous Ti-MCM-41 mesopore macropore structure, study the different effect of experimental conditions on the morphology and properties of hierarchical porous materials, and explores the characteristics of ring material in oxidation reaction in catalysis. Polymerization preparation of monodisperse polystyrene microspheres by emulsion (PS), and the expense of the hard template, sixteen alkyl three methyl bromide (CTAB) as surfactant, four ethyl orthosilicate as silicon source (TEOS), titanium source is four butyl titanate, successively using hydrothermal method and solvent evaporation induced self-assembly method to explore the preparation conditions, the ultimate use of solvent prepared hierarchical porous Ti-MCM-41 material induced self-assembly method successfully. The optimum silicon and titanium ratio is 40:1, and the amount of surfactant is n (CTAB): n (TEOS) =2:10. The characterization results of XRD, UV-Vis and nitrogen adsorption desorption showed that the material had a very ordered mesoporous structure, the mesoporous pore size was 2.23 nm, the specific surface area was 1281.6 m2/g, the pore volume was 0.59 cm3/g, and the titanium species had entered the four internal coordination structure. Scanning electron microscopy and transmission electron microscopy are used to further prove that there are regularly ordered macroporous structures in the materials, and the ordered mesopores are distributed between the macropores. With cyclohexene ring, twelve alkyl three limonene, CIS cyclooctene and ring twelve vinyl macrocyclic olefin as the substrate of multi hole Ti-MCM-41 relative to the performance of the mesoporous Ti-MCM-41 in catalytic epoxidation of macromolecules, Ti-MCM-41 as the hierarchical porous catalyst showed a higher conversion rate and TOF value. It is indicated that the introduction of large hole two channel can effectively reduce the transmission resistance of macrocyclic olefins, improve the accessibility of the active site, and improve the catalytic activity and utilization. At the same time, the important properties of the catalyst, such as 4 repeated utilization of the catalyst and the leaching experiment of Ti species loss, were also studied. The experimental results show that the multilevel hole Ti-MCM-41 has excellent catalytic stability and reutilization, and the Ti species are very stable within the material and are rarely lost.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36

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本文編號：1344642