新型双功能纳米Au/TS-1@MS催化剂的制备 / 改性及其催化机理的研究

The Au/TS-1@MS catalyst with dual function is a kind of bifunctional catalysts for one step synthesis of propylene based on PO technology. Titanium silicon molecular sieve (TS-1) the traditional load gold particles, some gold particles deposited in the channels of the molecular sieve, it is difficult to determine the particle size distribution, dispersion, the problem of the micropore surface area and micropore volume proportion is large has seriously hindered its application. This project has a worm like synthesis of ordered mesoporous shell coated TS-1 microporous mesoporous composite core-shell structure material (TS-1@MS), pore pre filled template unfired titanium silicon molecular sieve as a carrier, the deposition of gold particles selectively on the outer surface of the carrier, can effectively the gold nanoparticles supported on the outer surface of the carrier the prepared catalyst, nano gold particle size distribution is narrow, high dispersion. Based on the research work of this catalyst, alkali modification, the construction of Au/TS-1@MS removal of silicon mesopore or macropore diffusion, improve performance, further improve the catalytic activity and stability of catalyst. Study on the modified model of dual function Au/TS-1@MS catalytic mechanism, the establishment of reaction kinetics model, established the corresponding model parameters. It has important significance to implement the project of industrialization on one step synthesis of PO process of propylene.

新型双功能Au/TS-1@MS催化剂是基于丙烯一步合成PO工艺的一种双功能催化材料。传统的钛硅分子筛(TS-1)负载金颗粒时，部分金颗粒沉积在分子筛孔道内，其粒径分布难以确定，分散性差，微孔比表面积和微孔体积比例大等问题一直严重阻碍其实际应用。本项目合成具有有序虫状介孔壳层包覆TS-1的微孔介孔复合核壳结构材料(TS-1@MS)，孔道内预先填充模板剂的未焙烧钛硅分子筛作为载体，将金颗粒选择性的沉积在载体外表面, 可以有效地将金纳米颗粒负载在载体外表面，制得粒径分布较窄、高分散的纳米金催化剂。在此研究工作的基础上，对本催化剂进行碱改性，使Au/TS-1@MS脱硅构建中孔或大孔，提高扩散性能，进一步提高催化剂的催化氧化活性及稳定性。对改性新型双功能Au/TS-1@MS催化机理进行研究，建立反应动力学机理模型，确立了相应模型参数。本项目的实施对丙烯一步合成PO工艺的工业化具有重要的意义。

Au/TS-1催化剂是基于丙烯一步合成PO工艺的一种催化材料。传统催化剂将金颗粒负载在钛硅分子筛(TS-1)上，部分金颗粒沉积在分子筛孔道内，其粒径尺寸难以测定，且分散性差容易团聚，严重阻碍其扩散性能，降低了催化活性和稳定性。. 针对以上问题，本项目提出制备新型双功能催化剂Au/TS-1@MS，来解决金颗粒分散性差的问题问题：利用未焙烧的钛硅分子筛TS-1 为核，在无酸体系中,以非离子表面活性剂 P123 作为壳层模板剂,合成具有较大介孔壳层的微孔介孔复合核壳结构材料 TS-1@MS；使用沉积-沉淀法进行金颗粒的负载，制得Au/TS-1@MS催化剂，表征结果表明金颗粒均匀的分布在催化剂表面，且实验结果证明选择性与Au/TS-1比较有明显提高，在反应时长120h内，Au/TS-1@MS选择性均保持在90%以上，转化率后期稳定在3.5%以上。. 利用ＴＰＡＯＨ的碱性和模板剂作用， 对 Au/TS-1@MS 原粉二次水热结晶改性，表征结果表明，改性后的Au/TS-1@MS孔径明显变大。. 本项目探讨丙烯氧化反应机理进行研究，在不同的反应条件下，对Au/TS-1@MS的催化性能进行评价，获取不同条件下的反应速率，拟合动力学模型，获得模型参数。