[发明专利]一种用于合成环氧大豆油的钛硅沸石负载镉催化剂、制备方法及应用

说明书

本发明涉及能源开发与催化应用技术领域，具体公开了一种用于合成环氧大豆油的钛硅沸石负载镉催化剂、制备方法及应用。一种用于合成环氧大豆油的钛硅沸石负载镉催化剂，是以钛硅沸石(TS‑1)为载体负载了金属镉，所述金属镉(Cd)的负载量为1‑8％。其制备方法包括以下步骤：(1)钛硅沸石TS‑1的合成；(2)钛硅沸石负载镉催化剂xCd/TS‑1的合成。将本发明的钛硅沸石负载镉催化剂应用于催化合成环氧大豆油的研究或生产，不仅能大大提高环氧大豆油的转化率和产率，而且具有易回收、可重复利用和再生、无污染、无腐蚀等优点，能显著改善环氧大豆油工业生产过程中对环境不利的问题，使其更具有工业应用价值。

技术领域

本发明属于能源开发与催化应用技术领域，具体涉及一种用于合成环氧大豆油的钛硅沸石负载镉催化剂、制备方法及应用。

背景技术

自从世界各国实施限塑令政策以来，开发出了许多以廉价的动植物油脂等生物质资源为原料而生产出的各类无毒环保型增塑剂工艺技术。环氧大豆油(ESO)作为PVC材料的增塑剂兼稳定剂，经济环保，有效减轻了人们对资源与环境问题的担忧。另外，在我国大豆油(SO)作为高不饱和度植物油的代表，产量大、成本低、来源广，为ESO工业化发展提供了丰富的物质基础，而且通过环氧化反应制备的相应的环氧大豆油，在涂料、胶粘剂等方面作为合成原料有着广泛的应用，可作为邻苯二甲酸酯的有吸引力的增塑剂替代品，具有可持续性好、价格低廉、易于制造等优点。但现有的均相过氧酸催化环氧化工艺中存在设备腐蚀严重、“三废”处理困难、催化效率低等问题。因此开发一种清洁、高效的催化剂改善大豆油环氧化利用途径刻不容缓。

目前，ESO的工业化生产主要采用过酸法，即在无机酸(通常为硫酸)存在的情况下，有机过酸作为相应的羧酸(甲酸或乙酸)在原位催化氧化形成的氧化产物。但该工艺存在环氧化产物选择性低，均相反应中催化剂的分离、回收和再利用非常困难，设备腐蚀和强酸体系对环境不利等问题。

近年来，为了开发将SO转化为ESO的新技术，科技工作者们做出了许多努力，在环氧化反应中普遍采用过氧化氢为氧化剂的均相和多相催化体系。均相催化剂包括金属络合物、过氧磷钨酸盐和酶。虽然在该工艺中获得了较高的环氧化合物收率，但大多数环氧化合物在催化剂的分离和回收方面存在严重的局限性。

目前未见镉负载钛硅沸石(TS-1)非均相的钛硅沸石负载镉催化剂催化剂用于合成环氧大豆油研究的相关报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术中大豆油转化成环氧大豆油过程中催化剂种类的缺陷与不足，提供一种用于合成环氧大豆油的钛硅沸石负载镉催化剂、制备方法及应用。

本发明采用如下技术方案，来实现发明目的。

一种用于合成环氧大豆油的钛硅沸石负载镉催化剂，是以钛硅沸石TS-1为载体负载了金属镉。

之所以选择的钛硅沸石(TS-1)作为载体来负载金属镉，是由于在钛硅沸石(TS-1)中，Ti原子进入分子筛骨架并高度分散，形成孤立的-Si-O-Ti-O-Si-结构(四配位的骨架Ti)。此孤立的四配位的骨架Ti是TS-1在催化氧化反应中具有优异的催化氧化活性的主要来源。另外，TS-1为微孔分子筛，对金属镉负载量大，可制备金属分散良好的高负载量的Cd负载型TS-1催化剂。

之所以选择金属Cd作为负载金属，是由于金属Cd能通过氧原子与Ti结合形成协同作用，且在一定范围内该协同效应随Cd负载量的增加而增强，可实现提高TS-1沸石催化剂在大豆油环氧化反应上的催化活性和目标产物环氧大豆油的产率。

进一步地，所述金属镉的负载量为1-8％。

一种钛硅沸石负载镉催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)钛硅沸石TS-1的合成；(2)钛硅沸石负载镉催化剂xCd/TS-1的合成。