【摘要】：鈦硅分子篩TS-1,在溫和的條件下,以雙氧水為氧化劑,在眾多的催化氧化中表現(xiàn)優(yōu)良的性能,得到了研究者的普遍關(guān)注。然而,TS-1是一種典型的微孔分子篩,其狹窄的孔道尺寸限制了反應(yīng)底物的擴(kuò)散,且積碳容易堵塞孔道造成催化劑的失活;另一方面,TS-1分子篩骨架鈦含量低,四配位骨架鈦是主要的活性中心,限制了其催化活性。近些年來(lái),因多級(jí)孔沸石分子篩兼具有微孔分子篩和介孔分子篩的優(yōu)點(diǎn),多孔材料領(lǐng)域的研究人員將研究重點(diǎn)放在多級(jí)孔沸石分子篩的制備上。而目前文獻(xiàn)中所報(bào)道的合成多級(jí)孔鈦硅分子篩TS-1的方法一般都存在制備過(guò)程復(fù)雜,成本昂貴等問(wèn)題,不利于其在工業(yè)上的應(yīng)用發(fā)展。苯酚與苯二酚生產(chǎn)工業(yè)目前所面臨的最大問(wèn)題就是如何能找到更清潔,更安全,更綠色的新工藝來(lái)取代傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法。將苯直接羥基化,以雙氧水為氧化劑,只需一步化學(xué)反應(yīng)就可從原料得到最終產(chǎn)品,符合綠色化學(xué)的理念。本文主要針對(duì)TS-1分子篩狹窄的孔徑限制了反應(yīng)底物分子擴(kuò)散、接觸活性鈦位點(diǎn)的問(wèn)題。采用價(jià)格低廉的非離子表面活性劑曲拉通為介孔模板劑,水熱合成方法制備了一系列多級(jí)孔TS-1沸石分子篩,并分別系統(tǒng)研究了曲拉通濃度和鏈長(zhǎng)對(duì)于制備催化劑的影響,旨在提高催化劑的活性和穩(wěn)定性。以苯羥基化反應(yīng)為探針實(shí)驗(yàn),主要的研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:(1)以環(huán)境友好、價(jià)格低廉的非離子表面活性劑TritonX-100為介孔模板劑,以(NH_4)_2CO_3為晶化調(diào)節(jié)劑,采用水熱合成方法制備了介孔均一、晶粒尺寸均勻、含鈦量高的高活性及高穩(wěn)定性的多級(jí)孔富鈦TS-1。通過(guò)調(diào)節(jié)TritonX-100含量可以控制催化劑材料的表面積和孔隙體積。以過(guò)氧化氫為氧化劑,去離子水為溶劑,研究了多級(jí)孔富鈦TS-1在苯羥基化反應(yīng)中的催化性能。制備的TS-1分子篩結(jié)合了多級(jí)孔和高鈦含量的特點(diǎn),在苯羥基化反應(yīng)中表現(xiàn)出較好的催化活性,苯酚的產(chǎn)率從約18%增加到約27.7%,且穩(wěn)定性好,重復(fù)使用5次未發(fā)生失活現(xiàn)象。(2)以不同鏈長(zhǎng)的曲拉通系列為介孔模板劑,系統(tǒng)研究了不同鏈長(zhǎng)的曲拉通對(duì)于催化劑的結(jié)構(gòu)特性、催化性能的影響。隨著鏈長(zhǎng)的增加,多級(jí)孔鈦硅分子篩的顆粒尺寸逐漸減少,表面變得粗糙。氮?dú)馕摳浇Y(jié)果顯示,使用醚鍵數(shù)量不同的曲拉通,利用其親水性的差異來(lái)實(shí)現(xiàn)多級(jí)孔TS-1的孔徑尺寸可控,比表面積可控。隨著非離子表面活性劑曲拉通親水鏈長(zhǎng)度的增加,多級(jí)孔TS-1晶粒尺寸變小,比表面積增大。催化性能評(píng)價(jià)結(jié)果表明,合成用于催化苯羥基化制苯酚的多級(jí)孔TS-1的最佳的親水鏈長(zhǎng)度為30,苯酚收率從16.7%提高到37.2%。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O643.36;TQ243.12

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本文編號(hào)：2773199