微波合成TS-1分子筛及其催化氯丙烯环氧化反应的研究

论文摘要

TS-1分子筛作为一种新型的绿色催化剂,由于其在催化一系列H202与有机物的氧化还原反应中表现出优异的选择催化性能,且反应条件温和,反应副产物为水,污染少,因此一直是催化氧化领域的研究热点。TS-1分子筛的合成、改性及催化性能的研究较多,目前,主要的制备方法是经典水热合成法,但此法合成的TS-1分子筛粒径小,难以与反应产物分离,回收率低,且合成原料成本高、晶化时间长,能量损耗大。本课题组对无机原料体系水热合成TS-1分子筛进行了较深入的研究,合成原料成本低,颗粒大,易分离,催化性能也较优异,但还是存在晶化时间长,耗时,耗能等问题。微波辐射合成是近几年发展起来了一种新的合成方法,加热速度快，加热均匀,可以在短时间内合成出结晶度高的分子筛晶体,大大缩短晶化时间。本文以无机原料体系微波辐射水热合成了TS-1分子筛,即以硅溶胶、硫酸钛、模板剂TPAOH以及氨水,水为原料体系,在微波场作用下合成了无机TS-1分子筛,对模板剂用量与微波晶化时间的关系进行了考察,确定不同模板剂用量下的最佳晶化时间,以及无机原料体系微波合成TS-1的最短晶化时间（4 h）及最佳原料配比（n（Si）:n（Ti）:n（TPA+）:n（H2O）:n（NH3.H2O））为（1：0.013-0.035：0.14：25-50：20-30）,通过催化氯丙烯氧化反应考察了TS-1分子筛的催化性能,用XRD、IR、UV-Vis、SEM等手段表征了合成的TS-1分子筛晶体结构、结晶度、晶粒形貌大小、钛存在形式等,并与传统水热合成样品进行了比较,发现微波水热合成的TS-1分子筛较传统合成样晶粒更大、非骨架钛含量低、晶粒之间互相粘连,催化性能更优异。同时对晶化温度、微波功率对合成TS-1进行了详细的考察,得出最佳晶化温度为170℃、微波功率为1600W。通过二次晶化可以提高TS-1分子筛的催化性能,且对于不同的催化反应改性方法也不相同,本文针对氯丙烯氧化反应考察了微波二次晶化改性TS-1的晶化时间,得到最佳改性时间为4h,且比常规二晶改性TS-1催化性能更优异。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 文献综述
• 1.1 环氧氯丙烷概述
• 1.2 环氧氯丙烷的生产方法
• 1.2.1 传统生产方法
• 1.2.2 氯丙烯直接氧化法
• 1.3 TS-1分子筛概述
• 1.3.1 TS-1分子筛简介
• 1.3.2 TS-1分子筛的结构特点
• 1.3.3 TS-1分子筛的研究现状
• 1.4 TS-1分子筛的合成方法
• 1.4.1 传统水热合成法
• 1.4.2 同晶取代法
• 1.4.3 微波辐射加热热合成方法
• 1.4.4 其他合成方法
• 1.5 TS-1分子筛的应用
• 1.6 TS-1分子筛的表征
• 1.6.1 X—射线衍射仪（XRD）
• 1.6.2 紫外漫反射光谱（UV-Vis）
• 1.6.3 傅立叶变换红外光谱（FT-IR）
• 2吸附法'>1.6.4 N₂吸附法
• 1.6.5 Raman光谱
• 1.6.6 扫描电子显微镜（SEM）
• 1.7 课题选择与研究内容
• 第2章 试验方法
• 2.1 TS-1分子筛的制备
• 2.1.1 试验原料
• 2.1.2 试验仪器及设备
• 2.1.3 TS-1分子筛的合成
• 2.1.4 TS-1分子筛的改性
• 2.1.5 TS-1分子筛物性表征
• 2.2 氯丙烯环氧化反应
• 2.2.1 试验原料
• 2.2.2 试验仪器及设备
• 2.2.3 氯丙烯环氧化反应原理
• 2.2.4 氯丙烯环氧化反应装置及反应条件
• 2.2.5 氯丙烯环氧化反应产物分析方法
• 第3章 无机原料微波辐射合成TS-1分子筛
• 3.1 引言
• 3.2 低模板剂下微波合成与传统水热合成TS-1分子筛比较
• 3.2.1 微波晶化不同时间TS-1分子筛催化性能比较
• 3.2.2 微波合成与传统合成催化性能比较
• 3.2.3 微波与传统合成TS-1的SEM谱图
• 3.2.4 微波晶化与传统晶化pH的变化
• 3.3 模板剂用量对微波合成TS-1的影响
• 3.3.1 模板剂用量的影响
• 3.3.2 不同模板剂用量不同晶化时间的催化性能的比较
• 3.3.3 不同模板剂用量合成TS-1分子筛的IR谱图
• 3.3.4 不同模板剂用量SEM照片
• 3.3.5 不同模板剂最优条件对比
• 3.4 微波合成TS-1晶化条件的研究
• 3.4.1 晶化时间对微波合成TS-1的影响
• 3.4.2 微波功率对晶化过程的影响
• 3.4.4 晶化温度对晶化过程的影响
• 3.5 较高模板剂微波辐射合成与传统合成TS-1比较
• 3.5.1 微波辐射与传统合成TS-1催化性能比较
• 3.5.2 微波辐射合成与传统合成TS-1 XRD比较
• 3.5.3 微波辐射合成与传统合成TS-1的IR比较
• 3.5.4 微波辐射合成与传统合成TS-1的SEM谱图
• 3.6 本章小结
• 第4章 微波合成TS-1分子筛的改性与再生
• 4.1 引言
• 4.2 微波辐射法二次晶化的研究
• 4.2.1 微波二次晶化时间对氯丙烯环氧化反应的影响
• 4.2.2 微波二次晶化IR谱图
• 4.2.3 微波二次晶化UV-Vis谱图
• 4.3 微波二次晶化与常规二次晶化的比较
• 4.3.1 微波二次晶化与常规二次晶化催化性能
• 4.3.2 微波二次晶化与常规二次晶化IR谱图比较
• 4.3.3 微波二次晶化与常规二次晶化UV-Vis比较
• 4.4 微波辐射法合成TS-1分子筛的重复利用性研究
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间发表论文目录