纳米金催化剂的制备及其催化丙烯直接环氧化反应的研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:MYUCHUAN
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环氧丙烷是一种重要的有机化工中间体,目前,工业上生产PO主要采用氯醇法和共氧化法(Halcon法),但是,这两种方法存在着污染环境和产生大量副产品的问题。近些年,丙烯直接环氧化技术因使用绿色的氧源引起了人们广泛关注。   本文以三乙醇胺为模板剂,采用改良的溶胶-凝胶法制得了三维介孔分子筛Ti-TUD,并以其载体使用沉积沉淀法制得纳米金催化剂。考察了氢气、氧气共存条件下,Au/Ti-TUD催化丙烯气相直接环氧化的催化性能。   以十二胺为模板剂合成了一系列不同Ti含量的介孔分子筛Ti-HMS,并通过高温氨处理对其进行高温改性,在分子筛表面和骨架中引入碱性N原子。分别以改性前后的Ti-HMS为载体使用沉积沉淀法制得纳米金催化剂。并考察分子筛载体的硅钛比、氯金酸溶液浓度和助剂改性、载体高温氮化对纳米金催化剂催化氢气、氧气共存条件下丙烯直接环氧化的催化性能的影响。   通过氮气等温吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、紫外-可见漫反射(DR UV-Vis)光谱、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)及高倍透射电镜(HRTEM)对载体及纳米金催化剂进行了表征。结果表明:合成的Ti-HMS分子筛试样具有典型的六方介孔特征,Ti以骨架四配位状态存在;高温氮化及助剂的加入都有助于金担载量的提高。   在常压、反应温度100℃条件下,调节反应气体的体积组成为:H2(3.5 cm3min-1,99.5%):O2(3.5 cm3 min-1,99.5%):C3H6(3.5 cm3 min-1,99.8%):N2(24.5 cm3 min-1,99.9%)=10:10:10:70进行丙烯环氧化反应,以850℃高温氮化改性Ti-HMS为载体制备的纳米金催化剂,反应30 min后,丙烯的转化率达6.28%,环氧丙烷的选择性为83.10%;反应270min后丙烯的转化率降至4.74%,环氧丙烷的选择性为82.49%。经高温改性处理后,催化剂的活性及稳定性都得到了大幅度提高。
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