改性非晶態(tài)TiO2-SiO2催化劑的制備及其催化苯乙烯環(huán)氧化研究.pdf

1、環(huán)氧苯乙烷作為一種重要的精細(xì)化學(xué)品，一般用作紫外吸收劑、增香劑以及環(huán)氧樹脂稀釋劑，同時(shí)也用作重要的中間體廣泛的應(yīng)用于有機(jī)合成和制藥、香料工業(yè)等。當(dāng)前，用于工業(yè)生產(chǎn)的方法主要是鹵醇法。其缺點(diǎn)是對(duì)設(shè)備要求較高，污染較大。苯乙烯直接環(huán)氧化生成環(huán)氧苯乙烷是目前研究的熱點(diǎn)，具有操作條件溫和、環(huán)境友好等特點(diǎn)。本文以TiO2-SiO2作為催化劑以及載體，添加Pd、Ag、Co、Mo、W等活性組分，采用浸漬負(fù)載法制備出M/TiO2-SiO2催化劑（M代表

2、相應(yīng)金屬的氧化物），以苯乙烯的環(huán)氧化反應(yīng)為探針研究其催化活性。
　　一、TiO2-SiO2的制備與表征及其催化性能
　　TiO2-SiO2的合成過程:采用共沉淀的方法，以九水硅酸鈉為硅源，取一定質(zhì)量溶于水中得到溶液A，以硫酸鈦為鈦源，溶于40℃水中得到溶液B，將A與B混合攪拌一定時(shí)間，以氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)pH≈9.5;繼續(xù)攪拌一定時(shí)間，經(jīng)靜置老化，過濾，洗滌，干燥，55O℃焙燒5h，合成出不同TiO2含量的鈦硅復(fù)合氧化物Ti

3、O2-SiO2，TiO2質(zhì)量含量為30％、35％、40％、45％和50％。
　　本文采用一系列表征手段對(duì)TiO2-SiO2進(jìn)行了表征。表征結(jié)果:XRD表征說明TiO2-SiO2為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，在TiO2含量一定范圍內(nèi)沒有形成金紅石相或銳鈦礦相TiO2晶體;UV-vis表征說明TiO2-SiO2中沒有TiO2晶體形成;FT-IR表征說明TiO2-SiO2體系中有Ti-O-Si鍵生成;SEM表征說明TiO2-SiO2表面稀松多孔;TEM

4、結(jié)果表明，TiO2含量的不同，催化劑顆粒有不同程度的團(tuán)聚。
　　以雙氧水-乙腈體系，以TiO2-SiO2為催化劑，考察了催化劑中TiO2含量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、不同助劑及其用量、H2O2用量以及催化劑用量對(duì)環(huán)氧化反應(yīng)的影響。結(jié)果表明，TiO2質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為40％的TiO2-SiO2催化苯乙烯環(huán)氧化效果最好;苯乙烯用量1.56 g(15mol)、氫氧化鈉用量為0.1 f、反應(yīng)時(shí)間為1h、反應(yīng)溫度為60℃、催化劑用量為0.1g和30％

5、過氧化氫與苯乙烯的摩爾比為5∶1最佳條件下，其具有61％的轉(zhuǎn)化率和95.4％的選擇性。
　　二、M/TiO2-SiO2的制備與表征及其催化性能
　　M/TiO2-SiO2的合成過程:采用負(fù)載法，以TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40％的TiO2-SiO2鈦硅復(fù)合氧化物為載體，以(NH4)10W12O41、(NH4)6Mo7O24、Co(NO3)2、AgNO3和PdCl2為活性組分溶于水或鹽酸中制備浸漬液，經(jīng)浸漬，干燥，焙燒，制備得到一系列

6、負(fù)載量或者焙燒溫度不同的M/TiO2-SiO2催化劑。結(jié)果表明:Pd/TiO2-SiO2＞Ag/TiO2-SiO2＞W(wǎng)/TiO2-SiO2、Mo/TiO2-SiO2＞Co/TiO2-SiO2。其中，Pd/TiO2-SiO2催化劑具有最高的催化活性。同時(shí)負(fù)載量對(duì)催化活性也有影響，負(fù)載量為0.1％的Pd/TiO2-SiO2最優(yōu)。
　　本文采用XRD、UV-vis、FT-IR、SEM和TEM等表征手段對(duì)M/TiO2-SiO2進(jìn)行了表征。

7、其中Pd/TiO2-SiO2催化劑，XRD表征說明鈀負(fù)載于催化劑后以氧化鈀晶體負(fù)載于載體表面;FT-IR表征說明氧化鈀對(duì)載體骨架結(jié)構(gòu)有影響;SEM表征說明氧化鈀在載體表面為小晶粒，隨著負(fù)載量的增加有所聚集;TEM表征說明氧化鈀晶粒均勻分布于催化劑表面，隨著負(fù)載量的增加，氧化鈀顆粒有不同程度的團(tuán)聚。
　　在雙氧水-乙腈體系下，以M/TiO2-SiO2為催化劑，考察了M/TiO2-SiO2中M的負(fù)載量、焙燒溫度對(duì)苯乙烯環(huán)氧化反應(yīng)的影響