环氧丙烷绿色制备工艺研究

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环氧丙烷是重要的有机化工原料,钛硅分子筛(TS-1)催化双氧水(H2O2)氧化丙烯合成环氧丙烷(PO)是目前实现PO绿色生产工艺最有效的途径。高效稳定的催化剂是实现这一工艺的关键。本文制备了TS-1分子筛,层状双金属氢氧化物,MCM-41分子筛等催化剂,并考察了其催化性能。   (1)以硅溶胶为硅源;以钛酸四丁酯为钛源,H2O2为络合剂;以正丁胺为碱源调节pH值:水热条件下制备TS-1微孔分子筛。分子筛制备条件优化:在物料摩尔比Si:烷胺:模板剂:Ti=1:1:0.25:0.025,晶化温度为170℃,晶化时间为72h条件下,所制备的催化剂催化活性最佳,环氧丙烷的产率为90.15%、环氧丙烷的选择性为91.14%和H2O2转化率达到98.91%。通过X-射线衍射,红外光谱,扫描电子显微镜,透射电镜等表征手段对优化后的样品进行结构和组成分析,最优条件下制备的分子筛具有典型的MFI结构,晶相均一,晶粒大小均匀。   (2)通过共沉淀、离子交换等过程制备含硅Mo7O6-24-Mg/A1型层状双金属氢氧化物(LDHs),将此前体在500℃焙烧4h后,与钛酸四丁酯在甲苯溶液中反应,得到钛负载Mo7O6-24插层Si-Mg/A1-LDO催化剂,并将此催化剂用于丙烯环氧化制备环氧丙烷反应中。通过X射线衍射,红外光谱,扫描电子显微镜等对水滑石焙烧前后样品、最终催化剂进行分析。结果表明:钼酸根插层水滑石前体,晶相单一,结晶度高;硅溶胶负载对水滑石晶体结构没有破坏;硅-钛原子合理匹配,分散在催化剂中,具有良好的环氧化催化性能,其中(3)Ti-Mo7O6-24-(2.68)Si-Mg/A1-LDO的催化活性最高,双氧水的转化率达到85.16%,环氧丙烷的选择性达到78.39%。   (3)采用硅溶胶,氨水等廉价原料水热法合成Ti-MCM-41介孔分子筛,使用γ-氨丙基三乙氧基硅烷对分子筛表面改性,然后再与水杨醛反应得到表面固载席夫碱的分子筛催化剂前体,利用浸渍法分别得到分子筛固载席夫碱过渡金属Cu2+、Mn2+、Ag+、Fe3+、Co2+配合物催化剂并将此催化剂用于丙烯环氧化反应。采用X射线衍射,红外光谱,扫描电子显微镜等对催化剂结构和组成进行表征。结果表明:分子筛表面改性之后没有破坏其原有的介孔结构;分子筛表面弱碱性能够抑制副反应的发生;分子筛固载锰配合物的反应性能最好,H2O2的转化率达到42.5%,环氧丙烷选择性为92.6%。
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