两亲性TMS-Fe-V-B沸石的制备及其相界面催化反应性能的研究 摘要:采用三甲基氯硅烷(TMS)对Fe-V-β沸石进行表面修饰,制备出了两亲性TMS-Fe-V-β沸石,通过XRD,FTIR和SEM等手段对样品进行了表征。两亲性TMS-Fe-V-β沸石不但保持了Fe-V-β沸石的骨架结构,同时能分布于水和油两相界面处,在不加共溶剂及静置的反应条件下,对环己烯水化相界面反应表现出优良的催化活性,环己烯转化率和环己醇选择性分别为34.72%和63.58%。
关键词:两亲性沸石 制备 相界面催化 引言
很多化学反应在水和油两相界面上进行,进行这类反应通常需要在反应体系中加入大量的共溶剂并大力搅拌,而使用大量溶剂不仅提高了生产成本,还容易引起副反应而降低反应选择性,也容易造成环境污染。两亲性沸石是将其外表面用憎水性基团进行部分修饰,被修饰的部分具有亲油性,而其他部分仍保留原有的亲水性,该类沸石便可处于水和油两相界面上,能有效地催化水和油两相界面上的反应,被称作相界面催化剂。日本学者Nur等采用十八烷基三氯硅烷(ODS)修饰含钛NaY沸石表面,制备出了两亲性含钛NaY沸石。国内学者也相继报道了两亲性TS-1、Ti-β、HZSM-5等沸石的制备和性能研究[1]。我们鉴于新近报道的双杂原子Fe-V-β沸石[2]具有良好的催化性能,为了进一步开发该沸石的应用领域,采用TMS(三甲基氯硅烷)对Fe-V-β沸石
样品进行表面修饰,制备出了两亲性TMS-Fe-V-β沸石,并初步考察了其对环己烯水化相界面反应的催化活性。
1 实验部分 1.1 原料与试剂
Fe-V-β沸石按文献合成[5],去离子水(H2O,湖南师大高纯水制备室),三甲基氯硅烷(98.5%,国药集团化学试剂有限公司),甲苯(AR,99.5%,湖南师大化学实业公司),四氯化碳(AR,99.5%,湖南师大化学实业公司),乙醇(AR,99.7%,湖南师大化学实业发展公司),环己烯(化学纯,98.0%,国药集团化学试剂有限公司)。
1.2 实验仪器
在Y-2000型X射线衍射仪(XRD,丹东奥龙射线仪器有限公司)上测定样品晶相结构,采用CuKα辐射(λ=0.15406nm),镍滤波,管电压30 kV,管电流20 mA,正比计数器、正比探测器,双轴联动,连续扫描,扫描范围4°～40°,扫描速度0.25°/min。样品红外光谱(FT-IR)在美国NICOLET-Avatar370型红外光谱仪上测定,KBr压片。样品形貌观察在荷兰FEI公司的Sirion200场发射扫描电镜上进行,工作电压20kV。
1.3 两亲性TMS-Ti-V-β沸石的制备
滴加1gTMS于8g甲苯溶液中混合均匀,再称取0.5g Fe-V-β沸石加入上述溶液中,在室温下磁力搅拌2h,然后转移至砂芯漏斗,抽滤,并用25mL甲苯溶液分三次洗涤,再于100℃烘干即得到两亲性TMS-Fe-V-β沸石样品。
1.4 两亲性TMS-Ti-V-β沸石对相界面催化反应催化活性的考察 环己烯水合的相界面反应在以聚四氟乙烯为内胆的不锈钢高压釜中进行。向高压釜中加入3mL蒸馏水、3mL环己烯和一定量的催化剂,水油两相接触面积在静置条件下为8cm2,在高纯氮气氛下密封后置于烘箱中,于393K下静置反应一定时间后,迅速冷却,过滤。反应产物通过用GC-950气相色谱仪进行分析。柱温120℃,检测器180℃,氮气为载气,氢火焰检测。
2 结果与讨论 2.1 样品的表征 2.1.1 样品的两亲性测试
图1为所示,经过TMS改性后得到的TMS-Fe-V-β(b)能够分布于水、油(环己烯)两相界面处,说明该样品具有两亲性能,而未经改性的Fe-V-β(a)沸石只分布于水相中,显示其表面主要为亲水性。
两亲性TMS-Fe-V-B沸石的制备及其相界面催化反应性能的研究
