[发明专利]一种具有催化氧化活性的Ti/MCM-41分子筛的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明设计一种Ti/MCM-41分子筛的制备方法及其应用。

背景技术

自美国Mobil公司于1992年首次报道介孔材料M41S系列分子筛以来，国内外对 MCM-41的研究报道不断出现。MCM-41分子筛是一类有着广泛应用前景的固体酸催化新材 料，具有六方棱柱结构的一维线性孔道，水热稳定性好，其孔径可在2～8nm之间调变，且 比表面积超过700m²/g，即该分子筛具有孔径分布窄、比表面积及吸附容量大等特点被广泛 应用于多相催化、吸附与分离等领域。然而，由于MCM-41分子筛骨架中的晶格缺陷较少， 致使其催化活性不高，特别是在许多催化选择氧化反应中其应用受到很大的限制。在 MCM-41骨架中引入具有氧化还原特性的金属杂原子，可增加其晶格缺陷，提高催化剂的 活性，从而制备出新型的具有独特催化功能的催化剂，如将钛、钒、铬、锆、锰、钼、钨 等具有氧化还原能力的过渡金属嵌入分子筛骨架，可催化选择氧化大分子有机物。目前， Ti/MCM-41、Ti/HMS、Ti/MCM-48等钛硅介孔材料已有报道，其中研究最多的还是 Ti/MCM-41。1994年，Corma.A等人将Ti金属离子引入MCM-41分子筛，制备了Ti/MCM-41 分子筛。由于Ti金属离子具有可交换性及价态可变性等特点，将其引入分子筛骨架后，可 增加MCM-41分子筛中的晶格缺陷数量，并提高了分子筛的氧化还原能力，从而明显改善 了其催化性能，尤其对含有大分子有机化合物参与的化学反应，表现出优异的催化性能， 因此，Ti/MCM-41分子筛在催化领域具有极大发展潜力。

脱硫对于提高油品质量、减少有害物质排放、提高燃油燃烧效率等方面具有显著的效 果。脱硫方法主要有加氢脱硫，氧化脱硫，吸附脱硫，萃取脱硫等。但加氢脱硫在深度脱 硫时对设备的压力和温度有很高要求，成本太高；吸附脱硫的吸附剂通常为贵金属担载的 分子筛，且深度脱硫效果不佳；萃取脱硫只是将含硫物种从一相转移到另一相，本质上含 硫物种并没有发生改变；而氧化脱硫不但对设备要求低而且可进行深度脱硫，因此目前更 多的科研工作是围绕氧化脱硫进行的。

已有文献和资料报道了Ti/MCM-41分子筛用于氧化脱硫，但Ti/MCM-41分子筛的制备 复杂，且催化氧化脱硫的效率较低。

发明内容

本发明是为了解决现有方法制备的Ti/MCM-41分子筛催化氧化脱硫效率低的问题， 而提供一种具有催化氧化活性的Ti/MCM-41分子筛的制备方法及其应用。

本发明的一种具有催化氧化活性的Ti/MCM-41分子筛的制备方法按以下步骤进行：

一、将MCM-41分子筛置于马弗炉中，在温度为450℃～600℃条件下煅烧3h～5h，得 到预处理后的MCM-41分子筛；

二、将有机钛源均匀分散于乙醇中，然后加入步骤一得到的预处理后的MCM-41分 子筛，搅拌5min～10min，再于超声频率为28kHz-40kHz的条件下超声处理10min～30min， 然后逐滴加入去离子水，在室温下搅拌1.5h～2.5h，然后陈化10h～14h，再放入温度为 35～45℃的油浴中搅拌至水和乙醇完全挥发，然后在温度为90～110℃的条件下干燥3h～5h， 得到白色固体；所述的有机钛源的质量与乙醇的体积的比为1.53g：(10～50)mL；所述 的有机钛源与步骤一得到的预处理后的MCM-41分子筛的质量比为(5～30)：100；所述 的去离子水与乙醇的体积比为(0.09～0.018)：1；

三、将步骤二中得到的白色固体置于马弗炉中，在温度为150～600℃煅烧3h～5h，得 到Ti/MCM-41分子筛。

本发明的一种具有催化氧化活性的Ti/MCM-41分子筛作为催化剂应用于以二苯并噻 吩为含硫物种的模拟油体系的氧化脱硫反应。

本发明有益效果：

1、本发明的Ti/MCM-41分子筛作为催化氧化脱硫反应的催化剂，其成本较低，制备 工艺较简单，且反应条件温和，可应用于大规模生产。

2、本发明的Ti/MCM-41分子筛在室温下催化氧化脱硫反应效果优异，在室温下反应 十分钟二苯并噻吩的转化率达97％以上，即在室温下可达到快速脱硫的效果。

附图说明