Os pesquisadores projetaram e prepararam um catalisador Ti-MWW sem aglutinante estruturado por meio de um método de combinação de moldagem, recristalização e modificação química de sítios ativos de Ti. Como resultado, tinha uma vida útil ultralonga de 2.400 h em uma única execução de HPPO, durante o qual o STY de PO foi tão alto quanto 543 g kg -1 h -1 , enquanto o consumo de solvente foi de apenas 194,3 kg kmol (H 2 O 2 ) -1 . Crédito:Chinese Journal of Catalysis
O óxido de propileno (PO) é um dos derivados de propileno importantes com alta reatividade, que é amplamente utilizado como matéria-prima para a fabricação de vários produtos químicos comerciais. O processo de peróxido de hidrogênio e óxido de propileno catalisado por titanosilicato (HPPO) é considerado o mais vantajoso porque é altamente econômico e ecológico, dando apenas H 2 O como o subproduto teórico e alcançar alta seletividade de PO sob condições de reação moderadas. O processo HPPO industrial é geralmente realizado em um reator de leito fixo usando os catalisadores de titanosilicato moldados.
Infelizmente, os ligantes inertes e não porosos nos catalisadores de formação sempre afetam negativamente a acessibilidade dos sítios ativos e o desempenho da reação no processo HPPO. Além disso, para o processo HPPO, em termos de custo do catalisador, reatividade de epoxidação e seletividade PO, o Ti-MWW / H de segunda geração 2 O 2 / O sistema de acetonitrila é superior ao TS-1 / H de primeira geração comercializado atualmente 2 O 2 / Sistema de metanol. Portanto, é de grande importância acadêmica e industrial projetar e sintetizar um catalisador Ti-MWW aplicável e realizar um processo HPPO altamente eficiente, que deve ser projetado de forma delicada e abrangente.
Recentemente, uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Peng Wu da East China Normal University, A China projetou e sintetizou um catalisador de titanosilicato do tipo MWW sem aglutinante estruturado com desempenho HPPO atraente por meio de um método de combinação de moldagem, recristalização e modificação química de sítios de Ti. A recristalização hidrotérmica assistida por modelos duplos controlada converteu o SiO amorfo 2 ligantes em SiO extrudado 2 / Ti-MWW catalisador para a fase de zeólita cristalina.
Na realidade, tal procedimento poderia matar dois coelhos com uma cajadada só:problemas de transferência de massa no catalisador moldado e modificação química de microambientes dos sítios ativos de Ti foram conquistados simultaneamente. Verificou-se que a recristalização não liberou apenas a parte dos sítios de Ti dentro dos microporos aprisionados pelos ligantes, melhorando a eficiência de difusão e a acessibilidade de sites de Ti, mas também construiu uma estrutura aberta mais ativa TiO 6 espécies e ninhos de silanol internos abundantes, que promoveu a capacidade de acumulação e ativação de H 2 O 2 dentro do monólito Ti-MWW.
Após, sucessivos tratamentos com piperidina e fluoretação do Ti-MWW livre de aglutinante aumentaram ainda mais o H 2 O 2 ativação e a capacidade de transferência de O ativo de sítios ativos de Ti, e estabilizou o intermediário Ti-OOH através da ligação H formada entre a extremidade H em Ti-OOH e espécies adjacentes de Si-F, alcançando assim um processo de epoxidação mais eficiente.
Adicionalmente, a reação colateral da hidrólise de PO foi inibida porque a modificação extinguiu efetivamente numerosos grupos Si-OH ácidos. A vida útil do catalisador Ti-MWW livre de ligante modificado foi de 2.400 h com o H 2 O 2 conversão e seletividade PO acima de 99,5%, bem como baixo consumo de solvente. O excelente desempenho catalítico implicou no grande potencial deste catalisador Ti-MWW sem aglutinante estruturado em aplicações industriais de HPPO. Os resultados foram publicados em Jornal Chinês de Catálise .
