غربال مولکولی زئولیت TS-1 زئولیت بسیار متنوع با ساختار MFI

منافذ متوسط ​​TS-1 یک زئولیت بسیار متنوع با ساختار MFI است که به عنوان یک کاتالیزور کارآمد در کاربردهای مختلف صنعتی استفاده شده است.TS-1 عملکرد کاتالیزوری منحصر به فردی را در واکنش های اکسیداسیون شامل H2O2 به عنوان یک اکسیدان نشان می دهد.کاتالیزور TS-1 در اکسیداسیون انتخابی بسترهای آلی مختلف با پراکسید هیدروژن ، از جمله هیدروکسیلاسیون مواد معطر ، اپوکسیداسیون آلکن ها ، آموکسیماسیون کتون ها ، اکسیداسیون آلکان ها و الکل ها و غیره بسیار موثر است.

معرفی

به عنوان یک کاتالیزور خوش خیم از نظر زیست محیطی ، سنتز موفقیت آمیز غربال مولکولی سیلیکیت تیتانیوم (TS-1) به عنوان عملکرد کاتالیزوری منحصر به فرد آن در واکنش اکسیداسیون شامل H2O2 به عنوان یک اکسیدان ، به عنوان یک نقطه عطف در تجزیه زئولیت در نظر گرفته شده است. 1 زئولیت دارای ساختار اسکلتی (MFI) مشابه ZSM-5 است.این سیستم دارای منافذ حلقه ای حلقه ای 10 عضوی دو جهته با اندازه منافذ به همراه (100) به عنوان 5.1 × 5.5 Å و 5.3 5.6 Å به همراه (010) است (شکل 1). 2 نوع Ti در TS-1 به سه شکل مختلف وجود دارد ، تنها با گونه های چهار ضلعی Ti در این چارچوب قادر به بیان انتخاب بالا هستند در حالی که گونه های هشت وجهی Ti و بلورهای آناتاز-TiO2 استفاده از پراکسید هیدروژن را کاهش می دهد.

شکل 1. توپولوژی ساختار اسکلتی MFI

سنتز

روش سنتز هیدروترمال متداول برای تهیه TS-1 به شرح زیر است 4: تتراتوکسی سیلان (TEOS) و تترابوتیلورتوتیتانات (TBOT) ابتدا در محلول آبی هیدروکسید تتراپروپیلامونیم (TPAOH) هیدرولیز می شوند.پس از حذف الکل ها با تبخیر در 343-353 K ، یک محلول ژل شفاف با ترکیب مولی SiO2 / TiO2 / TPAOH / H2O = 1: 0.025: 0.15: 15 به دست می آید.سپس ژل به مدت 12 ساعت با دمای 443 K از قبل تبلور می یابد.این محصول که کاملاً متبلور است اما احتمالاً حاوی حداقل واحدهای اولیه و ثانویه ساختمان MFI است ، توسط سانتریفیوژ جمع آوری شده و چندین بار با آب مقطر شستشو می شود.سپس کیک سفید در آب پراکنده می شود تا یک محلول کلوئیدی سفید به دست آید که برای تبلور استفاده می شود.نمونه های کاملاً متبلور TS-1 برای آزمایش های کنترل با طولانی شدن زمان تبلور به 3 روز در 443 K بدست می آیند. تخلیه محصول جامد در هوا با 823 K به مدت 8 ساعت انجام می شود.

پروتکل های مختلفی برای سنتز TS-1.5 تهیه شده است. این منابع شامل منابع مختلف Si و Ti ، عوامل هدایت کننده ساختار آلی (SDA) و مواد معدنی است (شکل 2 را ببینید) .6 یافتن مواد TS-1 با اندازه های مختلف کریستال ، مورفولوژی ، خصوصیات آبگریز-آبگریز و توزیع تیتانیوم در امتداد بلورها امکان پذیر است. 7 دو نوع ماده TS-1 با اندازه ذرات مختلف (0.3-0.5 میکرومتر و 20-50 میکرومتر) برای خرید در فروشگاه آنلاین ACS Material ما موجود است (شکل 3).

شکل 2. تعداد زیادی از منابع مورد استفاده برای تهیه TS-1.تکثیر شده از ref.5

شکل 3. تصاویر SEM از الک های مولکولی ACS Material TS-1 برای خرید موجود است.

برنامه های کاربردی

کاتالیزور TS-1 در اکسیداسیون انتخابی بسترهای مختلف آلی با پراکسید هیدروژن مانند هیدروکسیلاسیون مواد معطر ، اپوکسیداسیون آلکن ها ، آموکسیماسیون کتون ها و اکسیداسیون آلکان ها و الکل ها بسیار موثر است.

انتخاب شکل TS-1 برای واکنشهای اکسیداسیون ابتدا توسط تاکاشی تاتسومی از موسسه فناوری توکیو ژاپن هنگام اکسید کردن آلکانهای مختلف خطی ، شاخه ای و حلقوی با TS-1 با استفاده از H2O2 به عنوان اکسید کننده نشان داده شد (در جدول 1 نشان داده شده است) .8 هگزان گردش مالی اکسیداسیون هفده برابر بیشتر از سیکلوهگزان را نشان داد و آلکانهای شاخه ای فعالیت ناچیزی را نشان دادند.همچنین هنگامی که طول آلکان خطی بالاتر از شش اتم کربن باشد ، در رابطه ای واضح با محدودیت های انتشار بیشتر ، کاهش قابل توجهی در فعالیت وجود دارد (جدول 1 را ببینید).واکنشهای دیگری مانند اپوکسیداسیون آلکن ها و اکسیداسیون الکل های اشباع نشده نیز برای بررسی بیشتر اکسیداسیون انتخابی شکل آزمایش شده است.

جدول 1. نتایج اکسیداسیون آلکانهای مختلف با استفاده از H2O2 در TS-1 گزارش شده توسط Tatsumi و همکاران.8

نتیجه

غربال مولکولی TS-1 یک غربال مولکولی کاملاً همه کاره با ساختار MFI است.بسیاری از روشهای اقتصادی و سبز برای سنتز TS-1 هنوز در جریان است.کاتالیزور TS-1 در اکسیداسیون انتخابی لایه های مختلف آلی با پراکسید هیدروژن بسیار موثر است.واکنشهایی مانند آموکساسیون سیکلوهگزانون به اکسیم مربوطه و سنتز اکسید پروپیلن با استفاده از TS-1 به عنوان کاتالیزور با موفقیت تجاری شده اند.تحقیقات درباره سایر برنامه های امیدوار کننده TS-1 ادامه دارد.