Zéolite fortement souple moléculaire de tamis du zéolite TS-1 avec la structure de MFI

le Milieu-pore TS-1 est un zéolite fortement souple avec la structure de MFI qui a été appliquée comme catalyseur efficace dans des applications industrielles diverses. TS-1 démontre la représentation catalytique unique dans des réactions d'oxydation impliquant H2O2 comme oxydant. Le catalyseur TS-1 est fortement efficace dans l'oxydation sélective de divers substrats organiques avec du peroxyde d'hydrogène, y compris l'hydroxylation des composés aromatiques, l'époxydation des alcènes, l'ammoximation des cétones, l'oxydation des alcanes et des alcools, etc.

Introduction

Comme catalyseur dans l'environnement bénin, la synthèse réussie du silicalite titanique le tamis que moléculaire (TS-1) a été considéré une étape importante dans la catalyse de zéolite en date du 1980sbecause de sa représentation catalytique unique dans la réaction d'oxydation impliquant H2O2 comme zéolite d'oxidant.1 TS-1 a la même structure squelettique (MFI) comme ZSM-5. Elle possède les 10 systèmes membered bidirectionnels de pore d'anneau avec la taille de pore le long de (100) comme 5.1×5.5 Å et 5.3×5.6 Å le long (010) (le schéma 1) de .2 espèce de Ti dans TS-1 existent sous trois formes différentes, avec seulement les espèces tétraédriques de Ti dans le cadre pouvant exprimer la sélectivité élevée tandis que les espèces de Ti et les cristaux anatase-TiO2 octaédriques pour réduire l'utilisation de l'hydrogène peroxide3.

Topologie du schéma 1. de structure squelettique de MFI

Synthèse

La procédure de synthèse hydrothermique conventionnelle pour la préparation de TS-1 est comme follows4 : le tetraethoxysilane (TEOS) et le tetrabutylorthotitanate (TBOT) sont d'abord hydrolysés dans un soluté de l'hydroxyde de tetrapropylammonium (TPAOH). Après retrait des alcools par évaporation à 343-353 K, une solution claire de gel avec une composition molaire de SiO2/TiO2/TPAOH/H2O=1 : 0.025:0.15 : 15 est obtenus. Le gel est alors précristallisé à 443 K pendant 12 heures. Ce produit, incomplètement cristallisé mais contenant vraisemblablement les unités au moins primaires et secondaires de bâtiment de la structure de MFI, est rassemblé par centrifugation et rincé plusieurs fois avec de l'eau distillée. Le gâteau blanc est alors dispersé dans l'eau pour obtenir une solution colloïdale blanche qui est employée pour la cristallisation. Les échantillons TS-1 entièrement cristallisés pour des expériences de contrôle sont obtenus en prolongeant le temps de cristallisation à 3 jours à 443 K. La calcination du produit solide est effectuée en air à 823 K pendant 8 heures.

Beaucoup de différents protocoles ont été développés pour la synthèse de TS-1.5 que ceux-ci incluent différentes sources de SI et de Ti, structure organique dirigeant les agents (SDA), et minéralisant des agents (voir le schéma 2) .6 de le grand nombre de préparations décrites en littérature, il est possible de trouver que les matériaux TS-1 avec la taille en cristal différente, la morphologie, les propriétés hydrophobe-hydrophiles, et les distributions titaniques le long des types crystals.7 deux de matériaux TS-1 des dimensions des particules variables (0.3-0.5 µm et µm 20-50) sont disponibles pour l'achat sur notre magasin en ligne matériel d'ACS (le schéma 3).

Grand nombre du schéma 2. des sources utilisées pour la préparation TS-1. Reproduit de réf. 5

Images de SEM du schéma 3. des tamis TS-1 moléculaires matériels d'ACS disponibles pour l'achat.

Applications

Le catalyseur TS-1 est fortement efficace dans l'oxydation sélective de divers substrats organiques avec du peroxyde d'hydrogène tel que l'hydroxylation des composés aromatiques, l'époxydation des alcènes, l'ammoximation des cétones, et l'oxydation des alcanes et des alcools.

La sélectivité de forme de TS-1 pour des réactions d'oxydation a été montrée la première fois par Takashi Tatsumi de l'Institut de Technologie Japon de Tokyo en oxydant différent linéaire, les alcanes embranchés et cycliques avec TS-1 utilisant H2O2 comme oxydant (montré dans le tableau 1) .8 hexane ont montré à un numéro de chiffre d'affaires d'oxydation dix-sept fois plus haut que cyclohexane et les alcanes embranchés ont montré l'activité négligeable. Il y a également une diminution notable d'activité quand la longueur de l'alcane linéaire est au-dessus de six atomes de carbone, dans des relations claires avec des restrictions plus élevées de diffusion (voir le tableau 1). D'autres réactions comme l'époxydation des alcènes et de l'oxydation des alcools insaturés ont été également examinées afin d'étudier plus loin l'oxydation forme-sélective.

Les résultats du tableau 1. de l'oxydation de différents alcanes avec TS-1using H2O2 ont rapporté par Tatsumi et autres 8

Conclusion

Le tamis TS-1 moléculaire est un tamis moléculaire fortement souple avec la structure de MFI. Beaucoup de méthodes économiques et vertes pour synthétiser TS-1 sont encore en cours. Le catalyseur TS-1 est fortement efficace dans l'oxydation sélective de divers substrats organiques avec du peroxyde d'hydrogène. Des réactions telles que l'ammoximation du cyclohexanone à l'oxime et à la synthèse correspondants de l'oxyde de propylène ont été commercialisées avec succès utilisant TS-1 comme catalyseurs. Les investigations au sujet d'autres applications prometteuses de TS-1 sont actuelles.