TS-1 Zeolite μοριακό ευπροσάρμοστο zeolite κόσκινων ιδιαίτερα με τη δομή MFI

Ο μέσος-πόρος TS-1 είναι ιδιαίτερα ευπροσάρμοστο zeolite με τη δομή MFI που έχει εφαρμοστεί ως αποδοτικός καταλύτης στις διαφορετικές βιομηχανικές εφαρμογές. TS-1 καταδεικνύει τη μοναδική καταλυτική απόδοση στις αντιδράσεις οξείδωσης που περιλαμβάνουν H2O2 ως οξειδωτικό. TS-1 ο καταλύτης είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικός στην εκλεκτική οξείδωση των διάφορων οργανικών υποστρωμάτων με το υπεροξείδιο υδρογόνου, συμπεριλαμβανομένου του υδροξυλίτη των αρωματικών ουσιών, epoxidation alkenes, του ammoximation των κετονών, της οξείδωσης alkanes και των οινοπνευμάτων, κ.λπ.

Εισαγωγή

Σαν περιβαλλοντικά καλοκάγαθο καταλύτη, η επιτυχής σύνθεση του μοριακού κόσκινου τιτανίου silicalite (TS-1) έχει θεωρηθεί ένα κύριο σημείο zeolite στην κατάλυση από το 1980sbecause της μοναδικής καταλυτικής απόδοσής της στην αντίδραση οξείδωσης που περιλαμβάνει H2O2 δεδομένου ότι zeolite oxidant.1 TS-1 έχει την ίδια σκελετική δομή (MFI) όπως zsm-5. Κατέχει αμφίδρομα 10 membered συστήματα πόρων δαχτυλιδιών με το μέγεθος πόρων εμπρός (100) ως 5.1×5.5 Å και 5.3×5.6 Å κατά μήκος (010) (σχήμα 1) .2 ειδών Tj σε TS-1 υπάρχουν με τρεις διαφορετικές μορφές, με μόνο τα tetrahedral είδη Tj στο πλαίσιο όντας σε θέση να εκφράσουν την υψηλή επιλεκτικότητα ενώ τα octahedral είδη Tj και τα κρύσταλλα anatase-TiO2 μειώνουν τη χρησιμοποίηση του υδρογόνου peroxide3.

Σχήμα 1. Τοπολογία της σκελετικής δομής MFI

Σύνθεση

Η συμβατική υδροθερμική διαδικασία σύνθεσης για την προετοιμασία TS-1 είναι ως follows4: tetraethoxysilane (TEOS) και tetrabutylorthotitanate (TBOT) υδρολύεται αρχικά σε ένα διάλυμα ύδατος του υδροξειδίου tetrapropylammonium (TPAOH). Μετά από την αφαίρεση των οινοπνευμάτων από την εξάτμιση σε 343-353 Κ, μια σαφής λύση πηκτωμάτων με μια μοριακή σύνθεση SiO2/TiO2/TPAOH/H2O=1: το 0.025:0.15:15 λαμβάνεται. Το πήκτωμα είναι έπειτα precrystallized σε 443 Κ για 12 ώρες. Αυτό το προϊόν, που κρυσταλλώνεται ημιτελώς αλλά πιθανώς περιέχοντας τουλάχιστον τις αρχικές και δευτεροβάθμιες μονάδες οικοδόμησης της δομής MFI, συλλέγεται από τη φυγοκεντρικότητα και εξέπλυνε αρκετές φορές με το αποσταγμένο νερό. Το άσπρο κέικ είναι έπειτα διασκορπισμένο στο νερό για να λάβει μια άσπρη κολλοειδή λύση που χρησιμοποιείται για την κρυστάλλωση. Τα πλήρως κρυσταλλωμένα δείγματα TS-1 για τα πειράματα ελέγχου λαμβάνονται με την παράταση του χρόνου κρυστάλλωσης σε 3 ημέρες σε 443 Κ. Calcination του στερεού προϊόντος εκτελείται στον αέρα σε 823 Κ για 8 ώρες.

Πολλά διαφορετικά πρωτόκολλα έχουν αναπτυχθεί γιατί η σύνθεση TS-1,5 αυτά περιλαμβάνει τις διαφορετικές πηγές Si και Tj, οργανική δομή που κατευθύνουν τους πράκτορες (SDA), και που μεταλλοποιούν τους πράκτορες (δείτε το σχήμα 2) .6 από το μεγάλο αριθμό προετοιμασιών που περιγράφονται στη λογοτεχνία, είναι δυνατό να βρεθούν τα υλικά TS-1 με το διαφορετικό μέγεθος κρυστάλλου, μορφολογία, υδροφοβικός-υδρόφιλες ιδιότητες, και οι διανομές τιτανίου κατά μήκος των τύπων crystals.7 δύο υλικών TS-1 των ποικίλων μεγεθών μορίων (0.3-0.5 µm και 20-50 µm) είναι διαθέσιμες για την αγορά στο υλικό σε απευθείας σύνδεση κατάστημα ACS μας (σχήμα 3).

Σχήμα 2. Μεγάλος αριθμός πηγών που χρησιμοποιούνται για TS-1 προετοιμασία. Αναπαραγμένος από την παρ. 5

Σχήμα 3. Εικόνες SEM των υλικών μοριακών κόσκινων TS-1 ACS διαθέσιμων για την αγορά.

Εφαρμογές

TS-1 ο καταλύτης είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικός στην εκλεκτική οξείδωση των διάφορων οργανικών υποστρωμάτων με το υπεροξείδιο υδρογόνου όπως ο υδροξυλίτης των αρωματικών ουσιών, epoxidation alkenes, το ammoximation των κετονών, και η οξείδωση alkanes και των οινοπνευμάτων.

Η επιλεκτικότητα μορφής TS-1 για τις αντιδράσεις οξείδωσης παρουσιάστηκε αρχικά από Takashi Tatsumi από το Τεχνολογικό Ινστιτούτο Ιαπωνία του Τόκιο όταν διακλαδίστηκε διαφορετικός γραμμικός οξείδωσης, και κυκλικά alkanes με TS-1 που χρησιμοποιεί H2O2 δεδομένου ότι ένα οξειδωτικό (που παρουσιάζεται στον πίνακα 1) .8 εξάνιο παρουσίασε αριθμό κύκλου εργασιών οξείδωσης δεκαεπτά φορές υψηλότερο από το κυκλοεξάνιο και διακλαδίστηκε alkanes παρουσίασαν αμελητέα δραστηριότητα. Υπάρχει επίσης μια ξεχωριστή μείωση στη δραστηριότητα όταν είναι το μήκος γραμμικό alkane επάνω από έξι άτομα άνθρακα, σε σαφή σχέση με τους υψηλότερους περιορισμούς διάχυσης (δείτε τον πίνακα 1). Άλλες αντιδράσεις όπως epoxidation alkenes και την οξείδωση των ακόρεστων οινοπνευμάτων έχουν εξεταστεί επίσης προκειμένου να μελετηθεί περαιτέρω η μορφή-εκλεκτική οξείδωση.

Πίνακας 1. Αποτελέσματα της οξείδωσης διαφορετικά alkanes με H2O2 TS-1using που αναφέρεται από Tatsumi και λοιποί 8

Συμπέρασμα

TS-1 το μοριακό κόσκινο είναι ένα ιδιαίτερα ευπροσάρμοστο μοριακό κόσκινο με τη δομή MFI. Πολλές οικονομικές και πράσινες μέθοδοι για TS-1 είναι ακόμα εν εξελίξει. TS-1 ο καταλύτης είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικός στην εκλεκτική οξείδωση των διάφορων οργανικών υποστρωμάτων με το υπεροξείδιο υδρογόνου. Οι αντιδράσεις όπως το ammoximation της κυκλοεξανόνης αντίστοιχες oxime και τη σύνθεση του οξειδίου προπυλενίου έχουν εμπορευματοποιηθεί επιτυχώς χρησιμοποιώντας TS-1 ως καταλύτες. Οι έρευνες για άλλες ελπιδοφόρες εφαρμογές TS-1 βρίσκονται σε εξέλιξη.