TS-1 الزيوليت المنخل الجزيئي زيوليت متعدد الاستخدامات للغاية بهيكل MFI

متوسط ​​المسام TS-1 عبارة عن زيوليت متعدد الاستخدامات للغاية بهيكل MFI تم تطبيقه كمحفز فعال في تطبيقات صناعية متنوعة.يوضح TS-1 الأداء التحفيزي الفريد في تفاعلات الأكسدة التي تتضمن H2O2 كعامل مؤكسد.محفز TS-1 فعال للغاية في الأكسدة الانتقائية لمختلف الركائز العضوية مع بيروكسيد الهيدروجين ، بما في ذلك الهيدروكسيل للعطريات ، إبوكسدة الألكينات ، أموكسيميشن للكيتونات ، أكسدة الألكانات والكحولات ، إلخ.

مقدمة

كمحفز بيئي غير ضار ، تم اعتبار التوليف الناجح للمنخل الجزيئي لسيليكات التيتانيوم (TS-1) علامة فارقة في تحفيز الزيوليت اعتبارًا من الثمانينيات بسبب أدائه التحفيزي الفريد في تفاعل الأكسدة الذي يشتمل على H2O2 كمؤكسد. 1 زيوليت له نفس الهيكل الهيكلي (MFI) مثل ZSM-5.تمتلك أنظمة مسام حلقية ثنائية الاتجاه مكونة من 10 ذرات بحجم المسام على طول (100) مثل 5.1 × 5.5 و 5.3 × 5.6 على طول (010) (الشكل 1) .2 أنواع Ti في TS-1 موجودة في ثلاثة أشكال مختلفة ، مع كون أنواع Ti رباعية السطوح فقط في الإطار قادرة على التعبير عن انتقائية عالية بينما تقلل أنواع Ti ثماني السطوح وبلورات anatase-TiO2 من استخدام بيروكسيد الهيدروجين.

الشكل 1. طوبولوجيا الهيكل العظمي لمؤسسة التمويل الأصغر

نتيجة الجمع بين الطريحة والنقيضة

يتم إجراء التوليف الحراري المائي التقليدي لتحضير TS-1 كالتالي 4: يتم تحلل رباعي إيثوكسيسيلان (TEOS) ورباعي بيوتيلورتيتانات (TBOT) أولاً في محلول مائي من هيدروكسيد رباعي بروبيل الأمونيوم (TPAOH).بعد إزالة الكحولات بالتبخير عند 343-353 كلفن ، يتم الحصول على محلول جل صافٍ بتركيبة مولارية من SiO2 / TiO2 / TPAOH / H2O = 1: 0.025: 0.15: 15.يتم بعد ذلك بلورة الهلام مسبقًا عند 443 كلفن لمدة 12 ساعة.يتم جمع هذا المنتج ، الذي لم يتم تبلوره بشكل كامل ولكنه يحتوي على الأقل على وحدات البناء الأولية والثانوية لهيكل MFI ، عن طريق الطرد المركزي وشطفه عدة مرات بالماء المقطر.ثم يتم تشتيت الكعكة البيضاء في الماء للحصول على محلول غرواني أبيض يستخدم للتبلور.يتم الحصول على عينات TS-1 المبلورة بالكامل لتجارب التحكم عن طريق إطالة زمن التبلور إلى 3 أيام عند 443 كلفن. يتم إجراء تكليس المنتج الصلب في الهواء عند 823 كلفن لمدة 8 ساعات.

تم تطوير العديد من البروتوكولات المختلفة لتوليف TS-1.5 والتي تشمل مصادر Si و Ti المختلفة ، وعوامل توجيه البنية العضوية (SDA) ، وعوامل التمعدن (انظر الشكل 2). من الممكن العثور على مواد TS-1 ذات أحجام بلورية مختلفة ، ومورفولوجيا ، وخصائص كارهة للماء ، وتوزيعات التيتانيوم على طول البلورات .7 نوعان من مواد TS-1 ذات أحجام جزيئات مختلفة (0.3-0.5 ميكرومتر و 20-50 ميكرومتر) متاحة للشراء من متجرنا على الإنترنت لمواد ACS (الشكل 3).

الشكل 2. عدد كبير من المصادر المستخدمة لإعداد TS-1.مستنسخة من المرجع.5

الشكل 3. صور SEM للمناخل الجزيئية ACS Material TS-1 متاحة للشراء.

التطبيقات

محفز TS-1 فعال للغاية في الأكسدة الانتقائية لمختلف الركائز العضوية مع بيروكسيد الهيدروجين مثل الهيدروكسيل للعطريات ، إبوكسدة الألكينات ، أموكسيميشن للكيتونات ، وأكسدة الألكانات والكحولات.

تم عرض انتقائية الشكل لـ TS-1 لتفاعلات الأكسدة لأول مرة بواسطة تاكاشي تاتسومي من معهد طوكيو للتكنولوجيا باليابان عند أكسدة ألكانات خطية ومتفرعة ودورية مختلفة باستخدام TS-1 باستخدام H2O2 كمؤكسد (كما هو موضح في الجدول 1). أظهر رقم دوران الأكسدة سبعة عشر مرة أعلى من الهكسان الحلقي وأظهرت الألكانات المتفرعة نشاطًا ضئيلًا.هناك أيضًا انخفاض ملحوظ في النشاط عندما يكون طول الألكان الخطي أعلى من ست ذرات كربون ، في علاقة واضحة مع قيود الانتشار الأعلى (انظر الجدول 1).تم أيضًا اختبار تفاعلات أخرى مثل إيبوكسدة الألكينات وأكسدة الكحولات غير المشبعة من أجل مزيد من دراسة الأكسدة الانتقائية للشكل.

الجدول 1. نتائج أكسدة الألكانات المختلفة باستخدام TS-1 باستخدام H2O2 التي أبلغ عنها Tatsumi et al.8

استنتاج

المنخل الجزيئي TS-1 عبارة عن منخل جزيئي متعدد الاستخدامات للغاية بهيكل MFI.لا تزال العديد من الطرق الاقتصادية والخضراء لتوليف TS-1 جارية.محفز TS-1 فعال للغاية في الأكسدة الانتقائية لمختلف الركائز العضوية مع بيروكسيد الهيدروجين.تم تسويق تفاعلات مثل أموكسيم سيكلوهكسانون إلى الأوكسيم المقابل وتوليف أكسيد البروبيلين بنجاح باستخدام TS-1 كمحفزات.التحقيقات حول التطبيقات الواعدة الأخرى لـ TS-1 جارية.