TS-1催化剂的制备及其在甲苯羟基化中的应用开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

1 ts-1催化剂

1.1 ts-1催化剂简介

钛硅分子筛ts-1是一类在分子筛骨架中通过引入的钛原子部分取代硅原子而形成的与zsm-5(zeolite socony mobil-five)具有相同mfi（ mobil-five）结构的杂原子沸石分子筛。它除了保持原有的结构外，ts-1骨架中可变价态的过渡金属ti 的引入使得ts-1催化剂具有独特的氧化还原性能。其特有的四配位ti是选择氧化反应的活性中心。ts-1的骨架具有一个特性是疏水性，这是ts-1以h₂o₂水溶液为氧化剂催化的选择性氧化反应的前提。ts-1的这一特性使得反应物分子比较容易被钛活性中心吸附，也使水分子不容易被钛活性中心吸附，这样就能保证氧化反应顺利进行。故在ts- l/ h₂o₂这一氧化催化体系中可使用低浓度的双氧水作氧化剂。沸石分子筛的还有一个重要性质就是它的扩散性，沸石催化性能和失活性质与质量传递或扩散直接相关。这种特定尺寸的孔道结构和择形性使得钛硅分子筛的应用受到了相当大的限制，其中最突出的限制就是晶粒尺寸效应。催化剂的活性非常依赖于晶粒的尺寸，大于1μm的晶粒活性比较低。而晶粒尺寸越小，其相应的孔道长度也就越短，这让反应物更容易与活性中心接近，反应结束后产物容易离开催化剂孔道，防止反应过度进行。以在催化甲苯羟基化的反应为例，小晶粒催化剂的催化性能明显比大晶粒的好。有h₂o₂参与的有机物选择氧化反应具有突出的氧化催化性。ts-1属于十元氧环孔道体系，孔道直径较小，最大仅0.55nm。它属于正交晶系，是由z字形通道和与之相交的椭圆形直通道构成。骨架结构图如图1所示。ts-1晶体结构中的硅原子与钛原子是通过ti-o-si键相连的，并不存在ti-o-ti键。ts-1中的钛原子是以四面体的形式独立存在的，钛原子的含量很低，其进入骨架的极限值是2.5mol%，且是ts-1的催化活性中心。值得注意的是，ts-1/ h₂o₂催化氧化体系的原子利用率较高，主产物选择性及收率较高，其副产物为水，绿色环保。同时反应条件温和过程安全，工艺过程简单，属于绿色化学过程。而且，钛硅分子筛催化剂本身具有很好的化学稳定性和热稳定性。因而，深入研究ts-1/ h₂o₂体系对具体氧化反应的应用具有重要的意义。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

甲酚作为一种重要的精细化工中间体，被广泛应用于农药、医药、染料、阻聚剂及橡胶助剂等领域。它具有邻甲酚、对甲酚和间甲酚三种异构结构。其中邻、间甲酚

国内供不应求，需进口满足国内市场需求。

传统的甲酚生产工艺常需高温高压，工艺复杂，且污染严重。近年来，甲酚的合成研究多集中在甲苯与双氧水的直接羟基化反应上，但该过程的催化剂选择仍为一大难点。课选题则根据以上的这些背景，选用钛硅分子筛ts-1为甲苯与双氧水直接羟基化反应催化剂，考察其催化活性及反应产物情况。拟采用水热法制备ts-1催化剂，并以其为催化剂，甲苯和双氧水等为原料进行甲酚有机合成实验，同时需考察一些因素对反应的影响。对于合成产物主要采用气象色谱等方法对其进行分析。