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铵盐对TS-1 分子筛合成过程中钛物种分布的影响

2021-09-10佘豪豪丁国强李显清王洪星曹东波1朱玉雷1李永旺1

燃料化学学报 2021年8期
关键词:物种

佘豪豪,丁国强,李显清,王洪星,曹东波1,,朱玉雷1,,*,李永旺1,

(1.中国科学院山西煤炭化学研究所 煤转化国家重点实验室,山西 太原 030001;2.中国科学院大学,北京 100049;3.中科合成油技术有限公司,北京 101407)

随着中国煤炭间接液化技术(费托合成)成功实现商业化应用,其产物之一长直链α-烯烃的高值化利用日益受到广泛关注。费托α-烯烃(C6-C12)选择性氧化可获得直链环氧烷烃,其作为重要的化工中间体可进一步合成增塑醇、洗涤醇等高附加值精细化学品[1]。传统的烯烃环氧化主要采用的氯醇法、过氧酸氧化法等,存在设备腐蚀,环境污染严重,目标产物收率低,生产成本高等缺点。

TS-1 分子筛具有典型的MFI 拓扑构型[2]。由于具有骨架钛活性位点,TS-1 可催化多种化学反应,如环己酮氨肟化[3,4]、芳烃羟基化[5-7]、氧化脱硫[8-11]等。当以H2O2为氧化剂时,TS-1 可以选择性催化氧化C=C 键获得环氧烷烃[12-15],且该反应条件温和,副产物只有水,原子利用率高。然而,Ti4+的离子半径大于Si4+,分子筛骨架中存在Ti 时会发生晶格膨胀,因此,TS-1 分子筛中的骨架钛含量不超过2.5%[16];其次,在制备过程中,钛源(钛酸四丁酯)的水解速率明显大于硅源(正硅酸乙酯),使Ti 与Si 进入分子筛骨架的速率不匹配,Ti 难进入分子筛骨架中,在骨架外聚合成非骨架Ti,如锐钛矿TiO2,无定型Ti 物种等,这些非骨架钛不仅对环氧化反应没有催化活性,反而会加剧H2O2的分解[17,18],显著降低催化氧化效率。

针对这一问题,一些研究者通过优化制备工艺、引入晶化调节剂等方法,降低Ti 水解速率或提高Si 水解速率,以使Si 和Ti 进入分子筛骨架的速率相匹配。……

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