Propyleenoxide (PO) is een van de belangrijke propyleenderivaten met een hoge reactiviteit, die op grote schaal wordt gebruikt als grondstof voor de vervaardiging van tal van commerciële chemicaliën. Het door titanosilicaat gekatalyseerde waterstofperoxide-propyleenoxideproces (HPPO) wordt als het meest voordelig beschouwd omdat het zeer economisch en milieuvriendelijk is, alleen H . geven ₂ O als het theoretische bijproduct en het bereiken van een hoge PO-selectiviteit onder milde reactieomstandigheden. Het industriële HPPO-proces wordt in het algemeen uitgevoerd in een reactor met een vast bed met behulp van de gevormde titanosilicaatkatalysatoren.

Helaas, de inerte en niet-poreuze bindmiddelen in vormkatalysatoren hebben altijd een negatieve invloed op de toegankelijkheid van actieve plaatsen en reactieprestaties in het HPPO-proces. Bovendien, voor het HPPO-proces, in termen van katalysatorkosten, epoxidatiereactiviteit en PO-selectiviteit, de tweede generatie Ti-MWW/H ₂ O ₂ /Acetonitrilsysteem is superieur aan de momenteel gecommercialiseerde eerste generatie TS-1/H ₂ O ₂ /Methanol systeem. Daarom, het is van groot academisch en industrieel belang om een ​​toepasbare Ti-MWW-katalysator te ontwerpen en te synthetiseren en een zeer efficiënt HPPO-proces te realiseren, die delicaat en uitgebreid moet worden ontworpen.

Onlangs, een onderzoeksteam onder leiding van Prof. Peng Wu van de East China Normal University, China ontwierp en synthetiseerde een gestructureerde bindmiddelvrije titanosilicaatkatalysator van het type MWW met aantrekkelijke HPPO-prestaties via een combinatiemethode van vormgeven, herkristallisatie en chemische modificatie van Ti-sites. De gecontroleerde door dual-templates ondersteunde hydrothermische herkristallisatie zette het amorfe SiO . om ₂ bindmiddelen in geëxtrudeerd SiO ₂ /Ti-MWW-katalysator tot kristallijne zeolietfase.

Werkelijk, een dergelijke procedure zou twee vliegen in één klap kunnen slaan:problemen met massaoverdracht in de gevormde katalysator en chemische modificatie van micro-omgevingen van de actieve Ti-sites werden tegelijkertijd overwonnen. Het bleek dat herkristallisatie niet alleen het deel van de Ti-plaatsen in de microporiën vrijmaakte die waren opgesloten door bindmiddelen, verbetering van de diffusie-efficiëntie en de toegankelijkheid van Ti-sites, maar bouwde ook een actiever open raamwerk TiO ₆ soorten en overvloedige interne silanolnesten, die het accumulatie- en activeringsvermogen van H . bevorderde ₂ O ₂ binnen de Ti-MWW-monoliet.

Daarna, opeenvolgende piperidinebehandeling en fluoridering van het bindmiddelvrije Ti-MWW verhoogde de H ₂ O ₂ activering en het actieve O-overdrachtsvermogen van actieve Ti-sites, en stabiliseerde het Ti-OOH-tussenproduct door H-binding gevormd tussen het uiteinde H in Ti-OOH en aangrenzende Si-F-soorten, waardoor een efficiënter epoxidatieproces wordt bereikt.

Aanvullend, de nevenreactie van PO-hydrolyse werd geremd omdat de modificatie talrijke zure Si-OH-groepen effectief doofde. De levensduur van de gemodificeerde bindmiddelvrije Ti-MWW-katalysator was 2400 uur met de H ₂ O ₂ conversie en PO-selectiviteit zowel boven 99,5% als laag oplosmiddelverbruik. De uitstekende katalytische prestaties impliceerden het grote potentieel van deze gestructureerde bindmiddelvrije Ti-MWW-katalysator in industriële HPPO-toepassingen. De resultaten zijn gepubliceerd in Chinees tijdschrift voor katalyse .