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甲基环氧丙烷(MPO)是一种重要的有机中间体,在聚醚和医药的合成及生产中有着广阔的应用市场。目前甲基环氧丙烷未见有大规模工业生产的报道,只能通过氯醇法小批量合成,但氯醇法工艺污染大、副产物多、原子经济性差,不能满足现代化工业生产要求,因此,需要寻找一种高效的甲基环氧丙烷绿色合成工艺。烯烃通过H202一步环氧化生成环氧化合物,流程短,污染少,绿色经济环保,是烯烃环氧化领域研究的重点。本文主要研究了以过氧化氢为氧源,异丁烯直接环氧化得到甲基环氧丙烷的绿色生产工艺,分别探究了杂多酸/H2O2催化体系和钛硅分子筛TS-1催化体系对异丁烯环氧化反应的效果。并研究了不同粒径钛硅分子筛的改性优化,探讨微米级TS-1性能优化后代替纳米级TS-1的可能性,以降低催化剂成本。在研究杂多酸/H202催化体系中,探究了杂多酸/H202体系催化异丁烯环氧化反应性能。通过对磷钨酸、硅钨酸、磷钼酸本体催化性能的实验考察,发现磷钨酸/H202催化体系最为灵敏;为了提高杂多酸/H202的两相催化效果,进一步对不同的相转移催化剂配体:十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、苄基三甲基氯化铵、四正丁基碘化铵等与杂多酸络合,制备出具有Keggin结构的杂多酸季铵盐和过氧杂多酸季铵盐,考察了在异丁烯环氧化反应中的催化效果。通过系统实验确定最佳的杂多酸催化剂是过氧磷钨酸/十六烷基三甲基氯化铵复合催化剂。并通过单一因素变量考察及正交实验法确定了环氧化反应的工艺条件。在最佳条件下:30%H2020.03 mol,C4H8/H202摩尔比为 4:1,催化剂用量 0.35 g,Na2HP04用量0.4 g,甲基叔丁基醚1.0 g,DMF 20 g,温度85℃,反应时间2.5 h,甲基环氧丙烷收率达到51.23%,反应选择性达到86.33%,H202转化率达到97.12%,H202有效利用率达到61.10%。结果表明杂多酸/H202/相转移催化剂体系对于该环氧化反应有一定的催化效果,但该催化体系反应温度高,过氧化氢及甲基环氧丙烷高温易分解;且催化剂显酸性,进一步加速甲基环氧丙烷水解;同时催化剂是溶解或悬浮在溶剂当中,难以回收利用。研究了 TS-1/H202催化环氧化体系,选择了两种不同粒径的钛硅分子筛:纳米级TS-1(a)和微米级TS-1(b)进行催化异丁烯环氧化反应。通过红外光谱、SEM扫描电镜、ICP元素分析、比表面积和孔隙率分析(BET)等表征对两种TS-1分析,发现纳米级TS-1(a)在骨架钛含量、相对结晶度、介孔比表面积、孔径大小等方面均高于微米级TS-1(b)。又系统研究了这两种不同粒径的钛硅分子筛的本体催化性能。实验结果表明:反应最佳条件为30%H2O20.03 mol,C4H8/H2O2摩尔比为3:1,催化剂用量0.35 g,NaHC03用量0.25 g,甲基叔丁基醚2.0 g,CH3OH20 g,温度550C,反应时间2.5 h。TS-1(a)催化环氧化反应中甲基环氧丙烷收率达到96.2%,且TS-1催化剂易于回收套用,回收率在89%以上,重复再利用时TS-1催化活性基本保持不变。而TS-1(b)催化环氧化反应甲基环氧丙烷收率只达到24.18%。纳米级钛硅分子筛制备原料昂贵,生产工艺要求高,而微米级钛硅分子筛可以通过廉价原料制备,生产工艺要求也相对较低。若能提高微米级TS-1(b)催化性能,并代替纳米级TS-1(a),将大大降低反应催化剂成本。因此,实验研究了微米级TS-1(b)改性优化,并以TS-1(a)作对比。主要对TS-1(a)和TS-1(b)进行了硅烷试剂、酸、有机碱等改性处理,并通过红外光谱、UV-vis、SEM扫描电镜、比表面积和孔隙率分析(BET)等进行表征,通过环氧化反应实验对比催化性能的变化,找到了最佳的改性条件。研究发现TS-1(b)在乙醇胺溶液浓度为O.1mol/L,2300C烘箱中反应48h后得到的乙醇胺改性TS-1(b),其催化环氧化反应的环氧产物收率达到91.56%,反应选择性达到97.96%,H202转化率达到98.04%,H202有效利用率达到95.34%。较未改性TS-1(b)环氧产物收率提高了 67%,反应选择性提高了 3%。较纳米级TS-1(a)环氧产物收率只少4.7%,其他指标接近。结果表明,优秀的纳米级TS-1(a)难以通过改性优化不断提高催化性能,而效果差的微米级TS-1(b)经合适的改性方法能大幅提高催化性能。