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环氧苯乙烷作为一种重要的精细化学品,一般用作紫外吸收剂、增香剂以及环氧树脂稀释剂,同时也用作重要的中间体广泛的应用于有机合成和制药、香料工业等。当前,用于工业生产的方法主要是卤醇法。其缺点是对设备要求较高,污染较大。苯乙烯直接环氧化生成环氧苯乙烷是目前研究的热点,具有操作条件温和、环境友好等特点。本文以TiO2-SiO2作为催化剂以及载体,添加Pd、Ag、Co、Mo、W等活性组分,采用浸渍负载法制备出M/TiO2-SiO2催化剂(M代表相应金属的氧化物),以苯乙烯的环氧化反应为探针研究其催化活性。一、TiO2-SiO2的制备与表征及其催化性能TiO2-SiO2的合成过程:采用共沉淀的方法,以九水硅酸钠为硅源,取一定质量溶于水中得到溶液A,以硫酸钛为钛源,溶于40 ℃水中得到溶液B,将A与B混合搅拌一定时间,以氢氧化钠水溶液调节pH ≈ 9.5;继续搅拌一定时间,经静置老化,过滤,洗涤,干燥,550 ℃焙烧5h,合成出不同Ti02含量的钛硅复合氧化物TiO2-SiO2,TiO2质量含量为30%、35%、40%、45%和 50%。本文采用一系列表征手段对TiO2-SiO2进行了表征。表征结果:XRD表征说明TiO2-SiO2为非晶态结构,在TiO2含量一定范围内没有形成金红石相或锐钛矿相TiO2晶体;UV-vis表征说明TiO2-SiO2中没有TiO2晶体形成;FT-IR表征说明TiO2-SiO2体系中有Ti-O-Si键生成;SEM表征说明TiO2-SiO2表面稀松多孔;TEM结果表明,TiO2含量的不同,催化剂颗粒有不同程度的团聚。以双氧水-乙腈体系,以TiO2-SiO2为催化剂,考察了催化剂中TiO2含量、反应温度、反应时间、不同助剂及其用量、H2O2用量以及催化剂用量对环氧化反应的影响。结果表明,TiO2质量百分数为40%的TiO2-SiO2催化苯乙烯环氧化效果最好;苯乙烯用量1.56 g(15 mol)、氢氧化钠用量为0.1 g、反应时间为1h、反应温度为60 ℃、催化剂用量为0.1 g和30%过氧化氢与苯乙烯的摩尔比为5:1最佳条件下,其具有61%的转化率和95.4%的选择性。二、M/TiO2-SiO2的制备与表征及其催化性能M/TiO2-SiO2的合成过程:采用负载法,以TiO2质量分数为40%的TiO2-SiO2钛硅复合氧化物为载体,以(NH4)10W12O41、(NH4)6Mo7O24、Co(NO3)2、AgNO3 和 PdCl2 为活性组分溶于水或盐酸中制备浸渍液,经浸渍,干燥,焙烧,制备得到一系列负载量或者焙烧温度不同的 M/TiO2-SiO2 催化剂。结果表明:Pd/Ti02-SiO2>Ag/TiO2-SiO2>W/TiO2-SiO2、Mo/TiO2-SiO2>Co/TiO2-SiO2。其中,Pd/Ti02-SiO2催化剂具有最高的催化活性。同时负载量对催化活性也有影响,负载量为0.1%的Pd/TiO2-SiO2最优。本文采用XRD、UV-vis、FT-IR、SEM和TEM等表征手段对M/TiO2-SiO2进行了表征。其中Pd/TiO2-SiO2催化剂,XRD表征说明钯负载于催化剂后以氧化钯晶体负载于载体表面;FT-IR表征说明氧化钯对载体骨架结构有影响;SEM表征说明氧化钯在载体表面为小晶粒,随着负载量的增加有所聚集;TEM表征说明氧化钯晶粒均匀分布于催化剂表面,随着负载量的增加,氧化钯颗粒有不同程度的团聚。在双氧水-乙腈体系下,以M/TiO2-SiO2为催化剂,考察了 M/TiO2-SiO2中M的负载量、焙烧温度对苯乙烯环氧化反应的影响。结果表明,M/TiO2-SiO2中最佳催化剂为Pd/TiO2-SiO2,负载量为0.1%,焙烧温度为450℃,苯乙烯转化率为67.9%,选择性为94.6%。