一种用于制备乙二醇的催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于制备乙二醇的催化剂及其制备方法，所述催化剂为同时具有Ti(OSi)4和Ti(OSi)3OH活性中心且不含碱金属离子的Ti

【技术实现步骤摘要】
一种用于制备乙二醇的催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及沸石分子筛和工业催化领域，具体涉及一种用于制备乙二醇的催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]乙二醇是化学结构最简单的二元醇，主要作为原料应用于聚酯纤维、防冻液、粘合剂、不饱和树脂和聚氨酯等众多领域，其中，87%的乙二醇应用于聚酯行业。近年来，聚酯行业的蓬勃发展更是带动了市场对乙二醇的需求。此外，乙二醇及其衍生物在制氢、燃料电池和纳米材料的可控合成等新领域也得到进一步推广应用。
[0003]钛硅分子筛与过氧化氢组成的催化体系，通过集成乙烯环氧化和环氧乙烷水合反应，在温和的反应条件下（40~60℃）可实现乙二醇的制备（Journal of Catalysis, 2018, 358: 89）。其中，具有MWW拓扑结构的Ti
‑
MWW分子筛具有比其它结构的钛硅分子筛更加优异的催化性能，但仍存在过氧化氢有效利用率和乙二醇收率均低的问题，限制了上述过程的工业化应用，其难点在于催化剂技术。
[0004]文献（Studies in Surface Science and Catalysis, 2007, 170: 464）结合双模板剂（N,N,N
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三甲基
‑1‑
金刚烷基氢氧化铵和六亚甲基亚胺）的结构导向作用和碳酸钾的助晶化作用，实现了Ti
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MWW分子筛前驱体的直接合成，为了消除钾离子对催化性能的抑制作用，该文献通过酸处理将钾离子脱除，得到了含有Ti(OSi)4活性中心且不含钾离子的Ti
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MWW分子筛，但酸处理也造成了部分钛物种的流失。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种用于制备乙二醇的催化剂及其制备方法，该催化剂在乙烯氧化水合制乙二醇反应中表现出较高的过氧化氢有效利用率和乙二醇收率，实现了乙二醇的高效绿色合成，且其制备方法简单易操作。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是一种用于制备乙二醇的催化剂，所述催化剂为同时具有Ti(OSi)4和Ti(OSi)3OH活性中心且不含碱金属离子的Ti
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MWW分子筛。
[0007]于本专利技术一实施例中，所述碱金属离子为钾离子。
[0008]一种用于制备乙二醇的催化剂的制备方法，包括以下步骤：步骤（1），将原料混合制成反应液，其中，所述原料包括含钾离子的Ti
‑
MWW分子筛前驱体和无机铵盐水溶液；步骤（2），将步骤（1）所得的反应液进行反应，反应完毕后得到的产物经焙烧得到所述同时具有Ti(OSi)4和Ti(OSi)3OH活性中心且不含碱金属离子的Ti
‑
MWW分子筛。
[0009]于本专利技术一实施例中，步骤（1）中的无机铵盐水溶液为碳酸铵或碳酸氢铵水溶液，浓度为0.1~5 M。
[0010]于本专利技术一实施例中，步骤（1）中的含碱金属离子的Ti
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MWW分子筛前驱体与无机铵盐水溶液的重量比为1：（5~30）。
[0011]于本专利技术一实施例中，步骤（2）中的反应条件为40~120℃下反应0.5~24小时。
[0012]于本专利技术一实施例中，步骤（2）中的焙烧条件为200~350℃氮气气氛下加热1~6小时，再于400~650℃空气或氧气气氛下加热2~12小时。
[0013]本技术方案具有以下有益效果：本专利技术通过设置合适的工艺条件，采用铵离子交换置换出碱金属，然后经过焙烧，制备得到同时具有Ti(OSi)4和Ti(OSi)3OH活性中心且不含碱金属离子的Ti
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MWW分子筛，该分子筛催化剂特别适用于催化乙烯与过氧化氢氧化水合制乙二醇反应，可同时获得高的过氧化氢有效利用率和乙二醇收率，乙二醇收率可以达到85%以上，实现了乙二醇的高效绿色合成。
附图说明
[0014]图1是本专利技术实施例1中同时具有Ti(OSi)4和Ti(OSi)3OH活性中心的Ti
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MWW分子筛的红外光谱图；图2是本专利技术对比例1中具有Ti(OSi)4活性中心的Ti
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MWW分子筛的红外光谱图。
实施方式
[0015]下面结合实施例及附图1和2对本专利技术作进一步描述。
[0016]实施本专利技术的过程、条件和实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本专利技术没有特别限制内容。
[0017]所有实施例均按上述技术方案的操作步骤进行操作。
[0018]实施例和对比例中，含钾离子的Ti
‑
MWW分子筛前驱体按照文献方法（Studies in Surface Science and Catalysis, 2007, 170: 464）制备。
实施例
[0019]（1）将含钾离子的Ti
‑
MWW分子筛前驱体和无机铵盐水溶液按重量比为1：10混合制成反应液，其中，所述无机铵盐水溶液为碳酸铵水溶液，浓度为1 M；（2）将步骤（1）所得的反应液在80℃下反应6小时，反应完毕后产物经焙烧得到所述同时具有Ti(OSi)4和Ti(OSi)3OH活性中心且不含碱金属离子的Ti
‑
MWW分子筛，其中，所述焙烧条件为300℃氮气气氛下加热3小时，再于550℃氧气气氛下加热12小时。
[0020]红外光谱图（图1所示）上960和930cm
‑1分别归属于Ti(OSi)4和Ti(OSi)3OH物种，显示该Ti
‑
MWW分子筛中钛物种以Ti(OSi)4和Ti(OSi)3OH形式存在。
实施例
[0021]（1）将含钾离子的Ti
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MWW分子筛前驱体和无机铵盐水溶液按重量比为1：5混合制成反应液，其中，所述无机铵盐水溶液为碳酸氢铵水溶液，浓度为0.1 M；（2）将步骤（1）所得的反应液在120℃下反应12小时，反应完毕后产物经焙烧得到所述同时具有Ti(OSi)4和Ti(OSi)3OH活性中心且不含碱金属离子的Ti
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MWW分子筛，其中，所述焙烧条件为200℃氮气气氛下加热1小时，再于400℃空气气氛下加热12小时。
[0022]红外光谱表征结果显示该Ti
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MWW分子筛中钛物种以Ti(OSi)4和Ti(OSi)3OH形式存
在。
实施例
[0023]（1）将含钾离子的Ti
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MWW分子筛前驱体和无机铵盐水溶液按重量比为1：30混合制成反应液，其中，所述无机铵盐水溶液为碳酸铵水溶液，浓度为5 M；（2）将步骤（1）所得的反应液在40℃下反应24小时，反应完毕后产物经焙烧得到所述同时具有Ti(OSi)4和Ti(OSi)3OH活性中心且不含碱金属离子的Ti
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MWW分子筛，其中，所述焙烧条件为350℃氮气气氛下加热6小时，再于650℃空气气氛下加热2小时。
[0024]红外光谱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制备乙二醇的催化剂，其特征在于，所述催化剂为同时具有Ti(OSi)4和Ti(OSi)3OH活性中心且不含碱金属离子的Ti
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MWW分子筛。2.根据权利要求1所述的用于制备乙二醇的催化剂，其特征在于，所述碱金属离子为钾离子。3.一种权利要求1或2所述的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤（1），将原料混合制成反应液，其中，所述原料包括含钾离子的Ti
‑
MWW分子筛前驱体和无机铵盐水溶液；步骤（2），将步骤（1）所得的反应液进行反应，反应完毕后得到的产物经焙烧得到所述同时具有Ti(OSi)4和Ti(OSi)3OH活性中心且不含碱金属离子的Ti
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【专利技术属性】
技术研发人员：卢信清，姚琪彬，林柯行，马睿，傅仰河，朱伟东，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：发明
国别省市：