Zeolite altamente versatile molecolare del setaccio della zeolite TS-1 con la struttura di MFI

il Medium-poro TS-1 è una zeolite altamente versatile con la struttura di MFI che si è applicata come catalizzatore efficiente nelle diverse applicazioni industriali. TS-1 dimostra la prestazione catalitica unica nelle reazioni dell'ossidazione che comprendono H2O2 come ossidante. Il catalizzatore TS-1 è altamente efficace nell'ossidazione selettiva di vari substrati organici con il perossido di idrogeno, compreso idrossilazione delle piante aromatiche, l'epossidazione degli alchenici, il ammoximation dei chetoni, l'ossidazione di alcani e di alcool, ecc.

Introduzione

Come catalizzatore in condizioni ambientali benigno, la riuscita sintesi di silicalite che di titanio il setaccio molecolare (TS-1) è stato considerato come una pietra miliare nella catalisi della zeolite a partire dal 1980sbecause della sua prestazione catalitica unica nella reazione dell'ossidazione che comprende H2O2 come zeolite di oxidant.1 TS-1 ha la stessa struttura scheletrica (MFI) come ZSM-5. Possiede i 10 sistemi membered bidirezionali del poro dell'anello con la dimensione del poro lungo (100) come 5.1×5.5 Å e 5.3×5.6 Å lungo (010) (figura 1) .2 specie del Ti in TS-1 esistono in tre forme differenti, con soltanto le specie tetraedriche del Ti nella struttura che può esprimere l'alta selettività mentre le specie del Ti ed i cristalli ottaedrici anatase-TiO2 per ridurre l'utilizzazione di idrogeno peroxide3.

Figura 1. topologia della struttura scheletrica di MFI

Sintesi

La procedura di sintesi idrotermale convenzionale per la preparazione di TS-1 è come follows4: il tetraethoxysilane (TEOS) e il tetrabutylorthotitanate (TBOT) in primo luogo sono idrolizzati in una soluzione acquosa di idrossido di tetrapropylammonium (TPAOH). Dopo rimozione degli alcool da evaporazione a 343-353 K, una chiara soluzione del gel con una composizione molare di SiO2/TiO2/TPAOH/H2O=1: 0.025:0.15: 15 sono ottenuti. Il gel è poi precristallizzato a 443 K per 12 ore. Questo prodotto, in modo incompleto cristallizzato ma presumibilmente contenente le unità almeno primarie e secondarie della costruzione della struttura di MFI, è raccolto tramite centrifugazione ed è risciacquato parecchie volte con acqua distillata. Il dolce bianco poi è disperso in acqua per ottenere una soluzione colloidale bianca che è usata per cristallizzazione. I campioni completamente cristallizzati TS-1 per gli esperimenti di controllo sono ottenuti prolungando il tempo di cristallizzazione ai 3 giorni a 443 K. La calcinazione del prodotto solido è realizzata in aria a 823 K per 8 ore.

Molti protocolli differenti sono stati sviluppati per la sintesi di TS-1.5 questi comprendono le fonti differenti del Ti e di si, struttura organica che dirige gli agenti (SDA) e mineralizzante gli agenti (si veda figura 2) .6 dal grande numero di preparazioni descritte in letteratura, è possibile da trovare che materiali TS-1 con la dimensione di cristallo differente, la morfologia, le proprietà idrofobo-idrofile e le distribuzioni di titanio lungo i tipi crystals.7 due di materiali TS-1 delle dimensioni delle particelle varianti (0.3-0.5 µm e µm 20-50) sono disponibili per l'acquisto sul nostro deposito online materiale di ACS (figura 3).

Calcoli 2. grandi numeri delle fonti usate per la preparazione TS-1. Riprodotto dal rif. 5

Figura 3. immagini di SEM dei setacci molecolari materiali TS-1 di ACS disponibili per l'acquisto.

Applicazioni

Il catalizzatore TS-1 è altamente efficace nell'ossidazione selettiva di vari substrati organici con il perossido di idrogeno quali idrossilazione delle piante aromatiche, l'epossidazione degli alchenici, il ammoximation dei chetoni e l'ossidazione di alcani e di alcool.

La selettività di forma di TS-1 per le reazioni dell'ossidazione in primo luogo è stata indicata da Takashi Tatsumi dall'istituto di tecnologia Giappone di Tokyo quando ossida lineare differente, gli alcani ramificati e ciclici con TS-1 facendo uso di H2O2 come ossidante (indicato in tabella 1) .8 esani hanno mostrato ad un numero di volume d'affari dell'ossidazione diciassette volte più superiore a cicloesano e gli alcani ramificati hanno mostrato l'attività trascurabile. C'è inoltre una diminuzione notevole nell'attività quando la lunghezza dell'alcano lineare è superiore a sei atomi di carbonio, nella chiara relazione con le più alte restrizioni della diffusione (vedi la tabella 1). Altre reazioni come l'epossidazione degli alchenici e dell'ossidazione di alcool insaturi inoltre sono state provate per più ulteriormente studiare l'ossidazione forma-selettiva.

I risultati della tabella 1. dell'ossidazione di alcani differenti con TS-1using H2O2 hanno riferito da Tatsumi et al. 8

Conclusione

Il setaccio molecolare TS-1 è un setaccio molecolare altamente versatile con la struttura di MFI. Molti metodi economici e verdi per la sintetizzazione del TS-1 sono ancora in corso. Il catalizzatore TS-1 è altamente efficace nell'ossidazione selettiva di vari substrati organici con il perossido di idrogeno. Le reazioni quale il ammoximation del cicloesanone all'ossima ed alla sintesi corrispondenti di ossido di propilene sono state commercializzate con successo facendo uso di TS-1 come catalizzatori. Le indagini circa altre applicazioni di promessa di TS-1 sono in corso.