Bindemiddelfri MWW-type titanosilikat til selektiv og holdbar propylenepoxidering

Propylenoxid (PO) er et af de vigtige propylenderivater med høj reaktivitet, som i vid udstrækning anvendes som råmateriale til fremstilling af talrige kommercielle kemikalier. Den titanosilikat-katalyserede hydrogenperoxid-propylenoxid-proces (HPPO) anses for at være mest fordelagtig, fordi den er meget økonomisk og miljøvenlig, giver kun H ₂ O som det teoretiske biprodukt og opnåelse af høj PO-selektivitet under milde reaktionsbetingelser. Den industrielle HPPO-proces udføres generelt i en reaktor med fast leje under anvendelse af de formede titanosilikatkatalysatorer.

Desværre, de inerte og ikke-porøse bindemidler i formgivningskatalysatorer påvirker altid tilgængeligheden af ​​aktive steder og reaktionsevnen i HPPO-processen negativt. I øvrigt, til HPPO-processen, med hensyn til katalysatoromkostninger, epoxidationsreaktivitet og PO-selektivitet, anden generation af Ti-MWW/H ₂ O ₂ /Acetonitril-systemet er overlegent i forhold til den i øjeblikket kommercialiserede første generation TS-1/H ₂ O ₂ /Methanolsystem. Derfor, det er af stor akademisk og industriel betydning at designe og syntetisere en anvendelig Ti-MWW-katalysator og realisere en yderst effektiv HPPO-proces, som bør konstrueres nænsomt og omfattende.

For nylig, et forskerhold ledet af prof. Peng Wu fra East China Normal University, Kina designede og syntetiserede en struktureret bindemiddelfri MWW-type titanosilikatkatalysator med attraktiv HPPO-ydelse via en kombinationsmetode til formning, omkrystallisation og kemisk modifikation af Ti-steder. Den kontrollerede dobbelt-skabelon-assisteret hydrotermiske omkrystallisation konverterede det amorfe SiO ₂ bindemidler i ekstruderet SiO ₂ /Ti-MWW-katalysator til krystallinsk zeolitfase.

Rent faktisk, en sådan procedure kunne slå to fluer med ét smæk:masseoverførselsproblemer i den formede katalysator og kemisk modifikation af mikromiljøer i de aktive Ti-steder blev erobret samtidigt. Det viste sig, at omkrystallisation ikke kun frigjorde den del af Ti-steder i mikroporerne, der var indespærret af bindemidler, forbedring af diffusionseffektiviteten og tilgængeligheden af ​​Ti-steder, men også konstrueret mere aktive åbne rammer TiO ₆ arter og rigelige interne silanol-reder, som fremmede akkumulering og aktiveringsevne af H ₂ O ₂ inde i Ti-MWW-monolitten.

Bagefter, successiv piperidinbehandling og fluoridering af den bindemiddelfri Ti-MWW forbedrede yderligere H ₂ O ₂ aktivering og den aktive O-overførselsevne af aktive Ti-steder, og stabiliserede Ti-OOH-mellemproduktet gennem H-binding dannet mellem enden H i Ti-OOH og tilstødende Si-F-arter, dermed opnå en mere effektiv epoxidationsproces.

Derudover sidereaktionen af ​​PO-hydrolyse blev hæmmet, fordi modifikationen effektivt standsede adskillige sure Si-OH-grupper. Levetiden for den modificerede bindemiddelfri Ti-MWW katalysator var 2400 timer med H ₂ O ₂ omdannelse og PO-selektivitet begge over 99,5% samt lavt opløsningsmiddelforbrug. Den enestående katalytiske ydeevne indebar det store potentiale af denne strukturerede bindemiddelfri Ti-MWW katalysator i industrielle HPPO-applikationer. Resultaterne blev offentliggjort i Chinese Journal of Catalysis .