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文檔簡介
1、本文制備了三種硅烷化改性TS-1催化劑,進(jìn)而考察了應(yīng)用于1-己烯環(huán)氧化和丁酮氨肟化反應(yīng)過程中的催化性能和催化作用機(jī)理。首先,論文介紹了制備含有硅羥基Si-OH、氨基-NH2和烷基的硅烷化改性TS-1催化劑的方法,并通過FT-IR、TG/DTG、UV-Vis、BET和元素分析表征硅烷化劑的負(fù)載情況和負(fù)載量。其次,采用UV-Vis、NH3-TPD和Py-IR分析改性TS-1加入H2O2后,Ti-OOH、Si-OH數(shù)量的變化和表面酸性的變化。
2、進(jìn)而,考察了TS-1改性對1-己烯環(huán)氧化和丁酮氨肟化反應(yīng)催化性能的影響。最后,結(jié)合表征分析結(jié)果和文獻(xiàn),討論了改性TS-1催化氧化作用機(jī)理。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在TS-1硅烷化前采用氨水溶液進(jìn)行預(yù)處理,能夠提高TS-1表面的Si-OH數(shù)量,從而提高TS-1用APTES、MTES及DMDES硅烷化改性的效率,同時(shí)不改變TS-1的骨架結(jié)構(gòu)和總鈦含量。FT-IR、TG/DTG結(jié)果表明預(yù)處理后的TS-1通過硅烷化改性成功制備得到含有硅羥基S
3、i-OH、氨基-NH2和烷基的改性TS-1催化劑;UV-Vis結(jié)果表明改性前后TS-1的Ti元素分布基本不變;BET分析表明改性TS-1催化劑的BET比表面積、t-plot微孔比表面積和t-plot微孔孔容均減小,說明在孔道內(nèi)外都接枝了硅烷化劑;元素分析結(jié)果表明三種改性催化劑APTES/TS-1水解、MTES/TS-1水解及DMDES/TS-1水解的接枝率分別為0.664、0.833及0.663 mmol/g。
UV-Vis表
4、征結(jié)果表明,三種改性TS-1中,加入H2O2后,與未改性TS-1/H2O2相比,Ti-OOH過氧活性中心穩(wěn)定性和數(shù)量增加。NH3-TPD結(jié)果表明,MTES/TS-1水解和DMDES/TS-1水解加入H2O2后,與TS-1/H2O2相比,Ti-OOH數(shù)量增加,Si-OH的數(shù)量顯著減小。Py-IR結(jié)果表明,TS-1改性會(huì)改變TS-1的表面酸性。1-己烯環(huán)氧化和丁酮氨肟化反應(yīng)結(jié)果表明,三種改性TS-1催化劑均能顯著提高1-己烯環(huán)氧化和丁酮氨肟
5、化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和選擇性。未改性TS-1催化1-己烯環(huán)氧化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為59.2%,選擇性為64.1%;三種改性催化劑APTES/TS-1水解、MTES/TS-1水解及DMDES/TS-1水解催化劑催化1-己烯環(huán)氧化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率分別為69.0%、69.0%和64.7%,選擇性分別為68.9%、95.4%和96.7%。未改性TS-1催化丁酮氨肟化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為68.0%,選擇性為84.3%;三種改性催化劑APTES/TS-1水解、MTES/
6、TS-1水解及DMDES/TS-1水解催化劑催化丁酮氨肟化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率分別為71.3%、73.6%和78.0%,選擇性分別為86.5%、97.5%和99.3%。
結(jié)合表征分析結(jié)果和文獻(xiàn),論文討論了改性TS-1催化氧化作用機(jī)理。APTES/TS-1水解/H2O2體系中,APTES中末端氨基-NH2中的N原子與Ti-OOH中的末端H原子形成氫鍵,APTES/TS-1水解后引入的Si-OH與Ti-OOH中的末端O原子也形成氫鍵,其中
7、以Si-OH與Ti-OOH形成的氫鍵作用為主,這兩個(gè)氫鍵結(jié)構(gòu),穩(wěn)定了Ti-OOH活性中心,提高了Ti-OOH活性中心的數(shù)量。MTES/TS-1水解/H2O2體系和DMDES/TS-1水解/H2O2體系中Si-OH末端的H原子與Ti-OOH末端的O原子形成氫鍵作用,使得Ti-OOH穩(wěn)定性和數(shù)量增加,同時(shí)使Si-OH酸量減少。同時(shí),硅烷化劑中有機(jī)基團(tuán)也改變了催化劑表面的疏水性。這些因素綜合使得硅烷化改性TS-1催化劑催化1-己烯環(huán)氧化和丁酮
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