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在温和的反应条件下,钛硅分子筛(TS-1)在以H202为氧化剂的反应体系中具有独特的催化性能。人们普遍认为TS-1分子筛中孤立的骨架钛物种是选择氧化反应的活性中心,但非骨架钛物种(无定型钛和锐钛矿型Ti02物种),尤其是无定型钛物种在选择氧化反应中的作用仍存在争议。不同的合成方法可能形成不同钛物种,增加了研究的复杂性。因而,系统的研究TS-1分子筛中不同钛物种的作用是非常有必要的。 本论文利用廉价法合成不同钛物种分布的TS-1分子筛,并且采用紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)、拉曼光谱(Raman)、吡啶吸附(Py-IR)和氨程序升温脱附(NH3-TPD)等表征手段对TS-1分子筛中的不同钛物种的结构和性质进行表征。利用气相色谱与紫外拉曼联用(GC-Raman)的原位技术研究不同钛物种在丙烯环氧化过程中的作用。将骨架钛物种的含量、活性中间体Ti-OOH(η2)的数量、丙烯的转化率以及产物环氧丙烷(PO)的收率相关联,考察不同钛物种在丙烯环氧化反应中对活性中间体Ti-OOH(η2)和产物PO的影响,得出以下结论: 结果证实廉价TS-1中骨架钛物种是反应的活性中心,骨架钛物种含量与活性中间体数量呈正相关关系,非骨架钛物种的存在影响活性中间体Ti-OOH(η2)的生成数量;非骨架锐钛矿型Ti02物种分解H202溶液,不利于丙烯环氧化反应的进行;Py-IR和NH3-TPD表征结果揭示了非骨架钛物种具有较强的酸性,引起产物PO发生开环副反应,使产物PO的收率明显降低,对丙烯环氧化反应不利。 对非骨架钛物种做酸、碱(TPAOH)后处理,考察不同钛物种在酸、碱处理时的变化,结果表明选取合适的酸、碱性溶液,在不影响骨架钛含量的同时可以将非骨架钛物种全部消除;TPAOH处理时,在廉价TS-1分子筛内部发生不同程度的刻蚀,改善了扩散性能;通过酸、碱改性,可以消除非骨架钛物种,明显提高了廉价TS-1分子筛在丙烯环氧化反应中的催化性能。