钒硅中孔分子筛的合成表征及其催化性能研究.pdf

维普资讯 第 16卷第 2期 高 校 化 学 工 程 学 报 I40,2 vo116 2002 年 4 月 JournalofChemicalEngineernigofChineseUnivccsitlcs Apr． 2OO2 文章编号：1003-9015(2002)02-0145—04 钒硅中孔分子筛的合成、表征及其催化性能研究 袁志庆、蔡 晔，慎 炼， 陈银飞，刘华彦， 葛忠华 (浙江工业大学化工学院催化新材料研究室，浙江 杭州 310014) 摘 要：在碱性环境中．采用水热合成}去制备得到了不同硅钒比的钒硅中孔分子筛V．MCM．41．利用XRD．m，TG 等表征方法考察了钒的搀杂量与其结构和性能之间的美系。诙催化剂对苯乙烯氧化反应具有较好的催化活性，在 一 定的反应条件下， I-I± 溶液(3O再)为氧化剂，以乙腈为溶剂，V-MCM．41(Si／V=25)能使苯乙烯的转化率达到93％ 以上，产物 (苯甲醛+苯甲酸)的选择性不低于90％。 关键词 MCM-41； V-MCM-41； 苯乙烯 氧化反应 中圈分类号 0643．361； TQ42425 文献标识码：A 1 前 言 “ ． V 等元素同晶取代硅的沸石中孔分子筛在有机化合物的选择氧化反应中具有独特的催 化作用，但由于受其孔道直径的限制．它们只能应用于动力学直径小于8A的分子反应 1992年，Mobil 的科学家成功合成 出了中孔分子筛系列 M41S，MCM．41是其中的一员，它具有六方相的中孔结构，孔 道排列均匀有序 ，此表面积在 700m2-g 上 。在此基础上 ，Reddy等人 合成出了含钒中孔分子筛 V．MCM一41 研究表明 l，该中孔分子筛能在温和条件下催化氧化一系列 HO：为氧化剂的有机氧 化反应 与钛硅或钒硅沸石分子筛相比，V—MCM一41的 L道内部能够容纳直径更大的分子进行反应。 但是 金属元素对硅的取代必然会对中 L分子筛的结构和形态造成一定的影响，从而最终也影响 了它在有机氧化反应中的催化性能。本文利用 x 射线衍射，红外光谱 ，热重等分析手段考察 了不同 的钒搀杂量对中孔分子筛结构和形态的影响，并 以苯乙烯的双氧水氧化反应为例，考察了它的催化氧 化性能 。 2 实验部分 2dl V-MCM-41的合成 模板剂为十六烷基三甲基溴化铵 (CTMA)，硅潭为正硅酸乙酯(TEOS)，钒源为硫酸氧钒，原料的 摩尔配此为 Si：Surf(表面活性剂)：v：HO=1：02：：100，x=25—200。合成过程如下 ：称取 1．5克的CTMA， 加热使其完全溶解于 30mL的去离子水中，得到澄清含丰富泡沫的溶液 A 再称取一定量的硫酸氧钒 溶解于 10mL的去离子水中，得到溶液 B，然后一边搅拌一边将 B溶液 极缓慢的速度滴加到溶液 A 中，滴加完毕后继续搅拌半小时，再将 4．66mL的TEOS缓慢滴加到溶液 A中，同时以中等速度搅拌． 滴加完毕后再搅拌半小时，随后用 5mo1．L 的NaOH溶液将 pH值调整到 11．5左右，并继续搅拌 2—3 小时 将所得凝胶置于不锈钢高压反应釜中．密闭，于设定温度下晶化一定的时间，所得固体产物过 滤洗涤至中性后于 l0o℃下干燥过夜 ，半成品在 N：保护下于 540C时焙烧 1h，然后在空气中，540℃ 下继续焙烧 5h。 全硅中孔分子筛的合成同文献[1o1。 2．2 表征 XRD分析：采用RigakuD／MaxIIIBx射线衍射仪。Cukoc．管压40kv，管电流40mA。 憧稿 日期 20Ol0606； 修订日搠 ：2oci2-0t．04 作者梅舟 建志陡(1976-)-鹦-江西贵澳^一浙江大学博士生 维普资讯 高 植 化 学 工 程 学 报 热重分析：采用岛津TGA一50热重分析仪。 气流25mLmin～，升温速率 10℃．min～ 红外光谱分析：采用Nicolet