MSU-1介孔分子筛及其杂原子衍生物的合成与催化性能

• 作 者: 王志刚
• 机 构: 上海大学
• 出 处: 上海大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: MSU-1 介孔分子筛 杂原子取代 苯酚羟基化 苯乙烯氧化 月桂醇聚氧乙烯醚

介孔分子筛具有均一、规则的孔道结构、高的比表面积、大的吸附容量以及较高的热稳定性和水热稳定性，在催化、分离、生物材料、光电子等领域具有广阔的应用前景。本文首次以非离子表面活性剂月桂醇聚氧乙烯醚为模板剂，在中性条件以及NaF存在下成功地合成了具有MSU-1结构的介孔分子筛及其Fe、Cu、Cr、Co、Ti和Zr等杂原子取代的衍生物。采用XRD、FT-IR、UV-Vis、SEM、 TEM、ESR、ICP-AES和N<,2>吸附一脱附等手段对合成的样品进行了表征。考察了杂原子MSU-1介孔分子筛在苯酚羟基化和苯乙烯氧化反应中的催化性能。
合成条件(模板剂浓度、合成温度和NaF浓度)对纯硅MSU-1分子筛的结构有较大影响。随着模板剂浓度和合成温度的增加，MSU-1介孔分子筛的结构有序度下降，合成过程中较适宜的NaF/SiO<,2>摩尔比为0.02～0.04。
Fe-MSU-1介孔分子筛在苯酚羟基化反应中表现出良好的催化性能。以水作溶剂，在催化剂用量为6.25wt％，苯酚/H<,2>O<,2>摩尔比为3，反应温度353K，反应时间7h时，苯酚转化率和苯二酚选择性分别达到20.4％和99.6％。表征结果表明，Fe-MSU-1具有均一的蠕虫状介孔结构，Fe<'3+>主要以四配位的形式存在于分子筛骨架，未发现有骨架外Fe<,2>O<,3>物种形成。
Cr-MSU-1介孔分子筛对苯乙烯氧化反应具有优异的催化性能。以丙酮为溶剂，在催化剂用量为5.0wt％，苯乙烯/H<,2>O<,2>摩尔比为3，反应温度为333K和反应时间为5h时，苯乙烯的转化率、H<,2>O<,2>的有效利用率和苯甲醛的选择性分别达25.4％、76.3％和63.7％。表征结果显示，Cr-MSU-1具有均一的蠕虫状介孔结构，未发现有骨架外CrzO<,3>物种形成。