[发明专利]环氧化催化剂及其制备方法和使用方法

说明书

本发明公开了一种环氧化催化剂，其包括2～15wt％的TiO₂；84～96wt％的SiO₂；0.75～3wt％的M；TiO₂和SiO₂的总量为97～99.25wt％；该环氧化催化剂的孔径9～30nm，比表面积210～700m²/g；其中M为CaO、Fe₂O₃、CuO或Cr₂O₃中的至少一种。上述环氧化催化剂的制备方法，步骤为：(11)向反应器中加入模板剂、pH调节剂、水，制得介孔硅胶粉；(12)将介孔硅胶粉、助挤剂、胶粘剂焙烧制得成型分子筛；(13)向反应炉中加入成型分子筛焙烧，泵入钛源，第一浸渍液进行浸渍；(14)清洗、干燥，加入改性剂，制得环氧化催化剂。该申请还提供了上述催化剂的使用方法。该催化剂在保证高效的情况下，具有可循环使用的优势，制备方法清洁。

技术领域

本发明涉及一种环氧化催化剂及其制备方法和使用方法，属于催化剂合成及应用领域。

背景技术

环氧丙烷是重要的基础有机化工原料。传统的氯醇法生产环氧丙烷工艺污染重、腐蚀大。在环保的重要前提下，开发工艺流程简单、清洁经济的环氧化绿色生产技术尤为重要。选用有机过氧化物在相关溶剂中氧化烯烃制备环氧化合物在近二十年蓬勃发展。如过氧化氢异丙苯氧化丙烯法由于污染小且没有联产品生成已成为环氧丙烷生产技术的发展方向之一。壳牌公司的过氧化氢乙苯氧化丙烯也大规模工业化应用。因此，烯烃环氧化催化剂是技术突破的核心，催化剂结构形态、组成成分直接影响原料的转化率、产品的选择性。而催化剂的使用寿命直接影响生产成本。

资料研究表明钛硅分子筛对烯烃类的选择性氧化具有良好的催化活性，是环氧化反应中较好的催化剂。介孔(2～50nm)分子筛能满足过氧化氢乙苯、过氧化氢异丙苯分子尺寸要求。有机过氧源、烯烃在钛硅分子筛的孔道中扩散，接触金属元素更容易发生反应制得相应产物。研究发现，随着反应的进行，有机物会在分子筛孔道内沉积、堵塞。大大降低催化剂使用寿命。因此，开发可循环利用的高效催化剂成为趋势。

发明内容

本发明的目的首先在于提供一种催化剂，该催化剂在保证高效的情况下，具有可循环使用的优势，具体的技术方案为：

一种环氧化催化剂，其包括

2～15wt％的TiO₂；84～96wt％的SiO₂；0.75～3wt％的M；TiO₂和SiO₂的总量为97～99.25wt％；该环氧化催化剂的孔径9～30nm，比表面积210～700m²/g；其中M为CaO、Fe₂O₃、CuO或Cr₂O₃中的至少一种。

该催化剂孔径大、比表面积高，极利于反应物进出催化剂孔道与金属接触及离去，提高催化效率。该催化剂可以为丙烯环氧化的催化剂，具有良好经济性能。为有机过氧化物氧化丙烯制备环氧丙烷提供一种高效金属复合型催化剂。

该催化剂可通过辅助金属元素的浸渍和清洗再浸渍的循环，既保证钛硅分子筛的高效稳定性又实现了疏通孔道、重复利用的过程。在保证催化剂具有良好催化效果的基础上，实现可循环使用。

利用本催化剂，可以使转化率≥99.9％，选择性≥99.5％。

其次，本申请还提供上述环氧化催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(11)向反应器中加入模板剂、pH调节剂、水，加热至40～90℃，搅拌0.5～1.5h，加入硅源，40～90℃保温12～48h，再将反应器温度升至120～150℃继续反应12～48h，然后降温至室温后过滤、干燥，得介孔硅胶粉；