论文部分内容阅读
本论文的主要目的是探索将过渡金属离子高度隔离或高分散地担载到催化剂载体上并进行烯烃环氧化反应.本工作的主要研究内容如下:一、离子束注入法制备M-Si0<,2>(M=Ti,Fe,V)催化剂离子束注入法是一种物理方法,广泛应用于材料改性方面.用离子束注入法制备选择氧化催化剂的文献并不多见.但由于离子注入过程中由离子源引出的均为带有相同电荷的离子,因而,从原理上讲离子束注入法可以使活性中心高度隔离地注入到载体中,与载体良好结合并产生一种催化性质既不同于载体又不同于注入活性组分的催化新材料.本论文采用商品化的硅胶为载体,制备了系列M-Si0<,2>催化剂,并以烯烃环氧化反应为模型反应考察催化剂的催化性能.1.制备的催化剂在催化苯乙烯和环己烯的环氧化反应中表现出活性和选择性.活性和选择性是由注入产生的高度隔离的过渡金属离子活性中心引起的.2.催化活性按下列顺序降低:Fe-SiO<,2>>V-SiO<,2>>Ti-SiO<,2>,其中Ti-SiO<,2>的环氧化选择性最高.3.在催化苯乙烯环氧化反应时,催化剂的TOF值(12.3)要远大于TS-1(5.9)4.在空气中将制备的催化剂在不同的温度下焙烧,发现催化剂的活性和选择性发生较大改变.Ti-SiO<,2>和Fe-SiO<,2>的活性和选择性降低,而V-SiO<,2>的活性和选择性没有明显改变.这是因为在空气中焙烧时,活性中心发生聚集,从而造成催化性能的改变.5.在N<,2>中焙烧的Ti-SiO<,2>催化苯乙烯反应时,转化率达到7.2％,环氧产物的选择性达到66.8％.较未焙烧或在空气中焙烧的的催化剂的活性和选择性都有所提高.说明在注入的催化剂上有一部分过渡金属离子埋在载体表层下,在N<,2>中焙烧时活性组分迁移到载体的表层.6.离子注入电压对活性组分的分布有一定的影响.注入电压越高,越多活性组分被埋在载体表层下.这一结论被60 KeV下制备的Ti-SiO<,2>在N<,2>中焙烧后活性和选择性明显提高而进一步证实.7.在用离子束注入法制备的催化剂上存在至少两种活性中心:高度隔离的过渡金属离子,主要贡献于环氧产物的生成;聚集的过渡金属氧化物,主要引起副产物的生成二、化学嫁接法制备Ti/SiO<,2>催化剂化学嫁接方法制备催化剂由于可使载体和活性组分间形成牢固的化学键,因此可以避免在热处理过程中活性组分的迁移、烧结和聚集.因而,化学嫁接有可能制备出具有高度隔离的活性中心的催化剂.实验中采用两种硅胶:商品化的硅胶和经脱硼处理的氧化硅干凝胶为载体制备了Ti/SiO<,2>系列催化剂.并考察了烯烃环氧化反应性能.