RU2420455C1 - Method of producing mesoporous amorphous composite elementosilicates - Google Patents

Method of producing mesoporous amorphous composite elementosilicates Download PDF

Info

Publication number
RU2420455C1
RU2420455C1 RU2009139708/05A RU2009139708A RU2420455C1 RU 2420455 C1 RU2420455 C1 RU 2420455C1 RU 2009139708/05 A RU2009139708/05 A RU 2009139708/05A RU 2009139708 A RU2009139708 A RU 2009139708A RU 2420455 C1 RU2420455 C1 RU 2420455C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
elementosilicates
hours
metals
xerogel
amorphous composite
Prior art date
Application number
RU2009139708/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Александрович Веклов (RU)
Виталий Александрович Веклов
Борис Иванович Кутепов (RU)
Борис Иванович Кутепов
Регина Риммовна Талипова (RU)
Регина Риммовна Талипова
Нелля Геннадьевна Григорьева (RU)
Нелля Геннадьевна Григорьева
Усеин Меметович Джемилев (RU)
Усеин Меметович Джемилев
Владимир Анисимович Дроздов (RU)
Владимир Анисимович Дроздов
Original Assignee
Учреждение Российской Академии Наук Институт Нефтехимии И Катализа Ран
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение Российской Академии Наук Институт Нефтехимии И Катализа Ран filed Critical Учреждение Российской Академии Наук Институт Нефтехимии И Катализа Ран
Priority to RU2009139708/05A priority Critical patent/RU2420455C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2420455C1 publication Critical patent/RU2420455C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry. ^ SUBSTANCE: invention relates to synthesis of mesoporous materials and specifically to a method of producing mesoporous amorphous composite elementosilicates. The method of producing mesoporous amorphous composite elementosilicates is realised by treating a mixture of salt solutions of one or more metals and ethylsilicate -40 with aqueous ammonium solution, followed by drying the formed paste in air at atmospheric pressure at 100-150C for 4-6 hours. The obtained xerogel is then heated at a rate of 2-5C per minute to 500-650C, annealed at that temperature for 4-6 hours and then crushed. ^ EFFECT: invention speeds up the process of formation of mesoporous amorphous composite elementosilicates; lowers production cost compared to existing methods; enables to obtain active silicate catalysts with one or more metals from a wide range of elements which are uniformly distributed in a silicate matrix. ^ 5 cl, 2 dwg, 2 tbl, 9 ex

Description

Изобретение относится к области синтеза мезопористых материалов, а именно к способу получения мезопористых аморфных смешанных элементосиликатов.The invention relates to the field of synthesis of mesoporous materials, and in particular to a method for producing mesoporous amorphous mixed elementosilicates.

Элементосиликаты, в частности титаносиликаты, известны как активные катализаторы большого числа реакций: алкилирования бензола этиленом, гидрокрекинга, изомеризации парафинов и нафтенов, полимеризации олефинов, окисления углеводородов (например, бензола и фенола) и др. [Пат. РФ 2076775, 1997; Пат. США 5935895, 1999].Elementosilicates, in particular titanosilicates, are known as active catalysts for a large number of reactions: alkylation of benzene with ethylene, hydrocracking, isomerization of paraffins and naphthenes, polymerization of olefins, oxidation of hydrocarbons (eg, benzene and phenol), etc. [Pat. RF 2076775, 1997; Pat. USA 5935895, 1999].

Ускоренное развитие исследований по синтезу и применению каталитически активных элементосиликатов произошло после реализации в 1986 г. компанией Enichem в Италии промышленного процесса окисления фенола пероксидом водорода в присутствии микропористого титаносиликатного катализатора TS-1 [Pat. US 4410501, С01В 33/20, 1983; RU 2076775].Accelerated development of studies on the synthesis and use of catalytically active elemental silicates occurred after the implementation in 1986 by Enichem in Italy of an industrial process for the oxidation of phenol with hydrogen peroxide in the presence of the TS-1 microporous titanosilicate catalyst [Pat. US 4410501, C01B 33/20, 1983; RU 2076775].

Согласно патенту катализатор состава xTi·(1-x)SiO2, где х=0,0005-0,04, получают путем гидротермальной обработки в автоклаве шихты, содержащей источник оксида кремния, оксиды титана, азотированное органическое основание и воду, отделения кристаллов от маточного раствора, их промывки, сушки и прокалки.According to the patent, a catalyst of the composition xTi · (1-x) SiO 2 , where x = 0.0005-0.04, is obtained by hydrothermal autoclaving of a mixture containing a source of silicon oxide, titanium oxides, nitrided organic base and water, separating crystals from stock solution, washing, drying and calcining them.

В качестве темплата R4NOH (азотированное органическое основание) при соотношении R4N+/SiO2 0.1:2.0 обычно используют тетраэтиламмония гидроксид. В качестве источника оксида кремния используют тетраэтилортосиликат, а в качестве источника оксида титана используют тетраэтилортотитанат, Ti(OC2H5)4. Согласно патенту гидротермальную обработку проводят при 130-200°С в автоклаве под давлением в течение 6-30 дней, а прокалку в течение 1-72 часов при 550°С.As a template, R 4 NOH (nitrated organic base) with a ratio of R 4 N + / SiO 2 0.1: 2.0, tetraethylammonium hydroxide is usually used. Tetraethylorthosilicate is used as a source of silicon oxide, and tetraethylorthotitanate, Ti (OC 2 H 5 ) 4 is used as a source of titanium oxide. According to the patent, hydrothermal treatment is carried out at 130-200 ° C in an autoclave under pressure for 6-30 days, and calcining for 1-72 hours at 550 ° C.

Несмотря на расход дорогостоящих реагентов, особенно темплата, и необходимость многодневной гидротермальной обработки шихты в автоклаве катализатор TS-1 остается лучшим катализатором окисления органических соединений пероксидом водорода.Despite the consumption of expensive reagents, especially the template, and the need for a multi-day hydrothermal charge treatment in an autoclave, the TS-1 catalyst remains the best catalyst for the oxidation of organic compounds with hydrogen peroxide.

Главным недостатком микропористых катализаторов типа TS-1 является малый размер пор, что делает невозможным их использование в реакциях, включающих превращение крупных молекул.The main disadvantage of microporous catalysts of the TS-1 type is the small pore size, which makes them impossible to use in reactions involving the conversion of large molecules.

В последнее десятилетие в мире стремительно выросло число работ по синтезу, исследованию и применению новых материалов - мезопористых силикатов, содержащих ионы различных переходных металлов.In the last decade, the number of works on the synthesis, research, and application of new materials — mesoporous silicates containing ions of various transition metals — has grown rapidly.

Существуют два принципиально различных типа мезопористых металлоси-ликатных материалов: упорядоченные и неупорядоченные. К первому типу относятся различные мезоструктурированные материалы (МММ, МСМ-41, МСМ-48 и др.), которые часто называют мезопористыми молекулярными ситами, ко второму - аморфные смешанные оксиды.There are two fundamentally different types of mesoporous metallosilicate materials: ordered and disordered. The first type includes various mesostructured materials (MMM, MSM-41, MSM-48, etc.), which are often called mesoporous molecular sieves, and the second type includes amorphous mixed oxides.

Последние структурно представляют собой длинные цепочки, состоящие из первичных частиц (глобул) кремнезема, которые имеют небольшое число точек соприкосновения. Смешанные оксиды получают методом золь-гель-технологии, включающей пять основных этапов:The latter are structurally long chains consisting of primary particles (globules) of silica, which have a small number of points of contact. Mixed oxides are obtained by the sol-gel method, which includes five main steps:

1) кислотный или щелочной гидролиз алкоксидов кремния и переходного металла;1) acid or alkaline hydrolysis of silicon alkoxides and a transition metal;

2) поликонденсация алкоксидов и рост частиц золя;2) polycondensation of alkoxides and the growth of sol particles;

3) агрегация золя в сетку алкогеля;3) aggregation of sols into the alcohol net;

4) старение геля;4) aging of the gel;

5) сушка и прокаливание.5) drying and calcination.

По данной технологии осуществлен синтез смешанных кремний-титанооксидных катализаторов, эффективных в процессах эпоксидирования олефинов, описанный в патенте US 5935895. Гидролиз алкоксида кремния и титаналкоксихелатного комплекса, диспергированного в спирте ROH (где R=С14), осуществляют в кислой среде. Полученный после поликонденсации гидроксидов золь перемешивают в атмосфере сухого инертного газа. Осушку геля проводят в сверхкритических условиях в жидком СO2. В зависимости от условий сушки аморфные смешанные оксиды получают в виде аэрогелей (средний размер пор больше 100 Å, удельная поверхность >1000 м2/г) или в виде ксерогелей (средний размер пор 5-20 Å, удельная поверхность 300-700 м2/г). Аэрогели образуются при сушке алкогелей в условиях постоянного увеличения температуры и давления растворителя (спирта или диоксида углерода) до сверхкритических значений. Ксерогели получают путем обычной термической сушки.According to this technology, the synthesis of mixed silicon-titan-catalysts effective in olefin epoxidation processes described in patent US 5935895. The hydrolysis of silicon alkoxide and titanalkoksihelatnogo complex, dispersed in an alcohol ROH (wherein R = C 1 -C 4), is carried out in an acidic medium. The sol obtained after the polycondensation of hydroxides is stirred in an atmosphere of dry inert gas. The gel is dried under supercritical conditions in liquid CO 2 . Depending on the drying conditions, amorphous mixed oxides are obtained as aerogels (average pore size greater than 100 Å, specific surface area> 1000 m 2 / g) or as xerogels (average pore size 5-20 Å, specific surface area 300-700 m 2 / d). Aerogels are formed during the drying of alcohol under conditions of a constant increase in the temperature and pressure of the solvent (alcohol or carbon dioxide) to supercritical values. Xerogels are obtained by conventional thermal drying.

Усовершенствование способа получения смешанных титаносиликатных оксидов приведено в патенте РФ №2196764 (2003 г.).An improvement of the method for producing mixed titanosilicate oxides is given in RF patent No. 2196764 (2003).

Катализатор готовят следующим образом. Проводят кислотный гидролиз тетраэтоксиортосиликата (TEOS) в течение 3 часов при 50°С. Затем к раствору гидролизованного TEOS добавляют титан в виде растворенного в этаноле алкоксид-хелатного комплекса, который образуется из алкоксида титана общей формулы Ti(OR)4, где R=C1-C4 алкил, и ацетилацетона, и нагревают 2 часа при 50°С. Далее добавляют раствор этилсиликата-40 в этаноле и проводят конденсацию полученных продуктов - гидроксидов кремния, титана и низкомолекулярного полисиликатного гидроксида в нейтральных или щелочных условиях в присутствии основного катализатора (гидроксид аммония или гидроксид тетраметиламмония). После гелеобразования алкогель оставляют в закрытом стакане, где процесс старения идет в течение 7 дней при комнатной температуре. Сушку геля проводят либо в потоке сверхкритического СО2 при температуре 50-70°С и давлении 120-180 бар с образованием титаносиликатного аэрогеля, либо на воздухе при температуре от 30 до 85°С и давлении от атмосферного до 0,05 бар с образованием мезопористого титаносиликатного ксерогеля. Перед использованием катализатор прокаливают при температуре от 100 до 600°С.The catalyst is prepared as follows. The acid hydrolysis of tetraethoxyorthosilicate (TEOS) is carried out for 3 hours at 50 ° C. Then, titanium is added to the hydrolyzed TEOS solution in the form of an alkoxide chelate complex dissolved in ethanol, which is formed from titanium alkoxide of the general formula Ti (OR) 4 , where R = C 1 -C 4 alkyl, and acetylacetone, and heated for 2 hours at 50 ° FROM. Then a solution of ethyl silicate-40 in ethanol is added and the products obtained are condensed - silicon, titanium and low molecular weight polysilicate hydroxides under neutral or alkaline conditions in the presence of a basic catalyst (ammonium hydroxide or tetramethylammonium hydroxide). After gelation, the alcohol is left in a closed glass, where the aging process takes 7 days at room temperature. The gel is dried either in a stream of supercritical CO 2 at a temperature of 50-70 ° C and a pressure of 120-180 bar to form a titanosilicate airgel, or in air at a temperature of 30 to 85 ° C and pressure from atmospheric to 0.05 bar with the formation of mesoporous titanosilicate xerogel. Before use, the catalyst is calcined at a temperature of from 100 to 600 ° C.

Недостатками данных способов приготовления аморфных смешанных оксидных элементосиликатов является сложность технологии, использование дорогих реагентов и оборудования, возможность использования только алкоксидов ограниченного круга металлов.The disadvantages of these methods of preparation of amorphous mixed oxide elementosilicates is the complexity of the technology, the use of expensive reagents and equipment, the ability to use only alkoxides of a limited range of metals.

Задачами настоящего изобретения являются: 1) разработка способа получения мезопористых аморфных смешанных элементосиликатов с возможностью вовлечения в состав практически любого металла Периодической системы элементов либо одновременно нескольких металлов; 2) существенное упрощение способа и снижение затрат на приготовление катализаторов.The objectives of the present invention are: 1) to develop a method for producing mesoporous amorphous mixed elementosilicates with the possibility of involving in the composition of almost any metal of the Periodic system of elements or simultaneously several metals; 2) a significant simplification of the method and lower costs for the preparation of catalysts.

Решение поставленных задач достигается тем, что способ получения мезопористых аморфных смешанных элементосиликатов осуществляют путем обработки смеси растворов солей одного или нескольких металлов и этилсиликата-40 водным раствором аммиака, последующей сушки образовавшейся пасты на воздухе при атмосферном давлении при 100-150°С в течение 4-6 часов. Полученный ксерогель затем нагревают со скоростью 2-5°С в минуту до 500-650°С, прокаливают при этой температуре 4-6 часов и измельчают.The solution of these problems is achieved by the fact that the method of producing mesoporous amorphous mixed elementosilicates is carried out by processing a mixture of solutions of salts of one or more metals and ethyl silicate-40 with an aqueous solution of ammonia, followed by drying the resulting paste in air at atmospheric pressure at 100-150 ° C for 4- 6 o'clock. The resulting xerogel is then heated at a speed of 2-5 ° C per minute to 500-650 ° C, calcined at this temperature for 4-6 hours and ground.

В качестве солей используются растворимые в этаноле или других органических растворителях хлориды, нитраты, ацетаты Al, Ti, Fe, Zr, Sn, Ca, Cu, Mn, Cr и других металлов.Chlorides, nitrates, acetates Al, Ti, Fe, Zr, Sn, Ca, Cu, Mn, Cr and other metals soluble in ethanol or other organic solvents are used as salts.

Атомное соотношение кремний : металл в исходной смеси изменяли от 100:1 до 2:1.The atomic ratio of silicon: metal in the initial mixture was changed from 100: 1 to 2: 1.

Расход аммиака для получения ксерогеля составлял 1,0±0,1 эквивалента на эквивалент соли +30 ммоль на 100 г этилсиликата-40.The ammonia consumption for producing xerogel was 1.0 ± 0.1 equivalent per salt equivalent +30 mmol per 100 g of ethyl silicate-40.

Использование предлагаемого способа позволяет:Using the proposed method allows you to:

1) значительно ускорить получение мезопористых аморфных смешанных элементосиликатов за счет более быстрого протекания при обработке исходной смеси аммиачной водой процессов гидролиза, поликонденсации, золе - и гелеобразования;1) significantly accelerate the production of mesoporous amorphous mixed elementosilicates due to faster hydrolysis, polycondensation, sol - and gel formation during the processing of the initial mixture with ammonia water;

2) снизить затраты на приготовление катализаторов за счет использования более дешевого, чем тетраэтилортосиликат, этилсиликата-40 и за счет отказа от использования дорогостоящих темплатов и их утилизации;2) reduce the cost of preparing catalysts through the use of cheaper than tetraethylorthosilicate, ethyl silicate-40 and due to the rejection of the use of expensive templates and their disposal;

3) использовать относительно дешевые соли большинства металлов Периодической системы элементов вместо ограниченного круга дорогих, малодоступных, часто нестабильных алкоксидов (алкоголятов) металлов;3) use the relatively cheap salts of most metals of the Periodic system of elements instead of a limited range of expensive, inaccessible, often unstable alkoxides (alcoholates) of metals;

4) получить активные силикатные катализаторы с одним или несколькими равномерно распределенными в силикатной матрице металлами из широкого круга элементов.4) to obtain active silicate catalysts with one or more metals uniformly distributed in the silicate matrix from a wide range of elements.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.

ПРИМЕР 1. В 30 мл этилового спирта при перемешивании постепенно загружают 2,67 г (0,02 М) хлористого алюминия, АlСl3, и после растворения приливают 60 г этилсиликата-40 (0,40 М SiO2). Полученную смесь перемешивают при 35-50°С в течение 10-15 минут до образования прозрачного раствора. В полученный раствор при перемешивании приливают 30 мл аммиачной воды, содержащей 70 ммоль аммиака, образовавшийся гель сушат в сушильном шкафу в течение 4 часов при 150°С. Высушенный ксерогель измельчают и, поднимая температуру по 2,5°С/мин, прокаливают при температуре 550°С в течение 4 часов. При этом вода, хлористый аммоний и остатки спирта улетучиваются. Получают 25 г алюмосиликатного катализатора с атомным соотношением 100 Si:5 Al, свойства которого представлены в таблице 1.EXAMPLE 1. 2.67 g (0.02 M) of aluminum chloride, AlCl 3 are gradually loaded into 30 ml of ethyl alcohol with stirring, and after dissolution 60 g of ethyl silicate-40 (0.40 M SiO 2 ) are added. The resulting mixture is stirred at 35-50 ° C for 10-15 minutes until a clear solution is formed. 30 ml of ammonia water containing 70 mmol of ammonia are poured into the resulting solution with stirring, the resulting gel is dried in an oven for 4 hours at 150 ° C. The dried xerogel is ground and, raising the temperature at 2.5 ° C / min, calcined at a temperature of 550 ° C for 4 hours. In this case, water, ammonium chloride and alcohol residues disappear. Get 25 g of aluminosilicate catalyst with an atomic ratio of 100 Si: 5 Al, the properties of which are presented in table 1.

Фазовый состав образца определяли рентгенографическим методом на автоматическом дифрактометре PHILIPS-PW-1800. Образец представляет собой мезопористый материал (фиг.1).The phase composition of the sample was determined by X-ray diffraction on a PHILIPS-PW-1800 automatic diffractometer. The sample is a mesoporous material (figure 1).

Пористую структуру катализатора исследовали при измерении изотерм адсорбции-десорбции азота при 77,4 К на объемной вакуумной статической установке ASAP-2020 «Micromeritics». Диапазон равновесных относительных давлений составлял от 10-6 до 0,996 Р/Р0. Анализ кривой распределения пор по размерам показал широкое распределение мезопор в области от 3 до 50 нм (фиг.2).The porous structure of the catalyst was investigated by measuring nitrogen adsorption-desorption isotherms at 77.4 K using a ASAP-2020 Micromeritics bulk vacuum static apparatus. The range of equilibrium relative pressures ranged from 10 -6 to 0.996 P / P 0 . Analysis of the pore size distribution curve showed a wide distribution of mesopores in the region from 3 to 50 nm (FIG. 2).

ПРИМЕР 2. В 20 мл этилового спирта при 20°С и перемешивании растворяют 1,5 г (0,004 М) азотнокислого алюминия, Аl(NO3)3×9Н2О, и после растворения приливают 60 г этилсиликата-40 (0,4 М SiO2). В полученный раствор при перемешивании приливают 30 мл аммиачной воды, содержащей 15 ммоль аммиака. Образовавшийся гель сушат в сушильном шкафу в течение 5 часов при 150°С. Высушенный ксерогель измельчают и, поднимая температуру по 2,6°С/мин, прокаливают при температуре 550°С в течение 4 часов. При этом азотнокислый аммоний разлагается, а вода и остатки спирта улетучиваются. Получают 24,1 г алюмо-силикатного катализатора с атомным соотношением 100 Si-Al, свойства которого представлены в таблице 1.EXAMPLE 2. In 20 ml of ethyl alcohol at 20 ° C and stirring, dissolve 1.5 g (0.004 M) of aluminum nitrate, Al (NO 3 ) 3 × 9H 2 O, and after dissolution, 60 g of ethyl silicate-40 (0.4 M SiO 2 ). 30 ml of ammonia water containing 15 mmol of ammonia are poured into the resulting solution with stirring. The resulting gel is dried in an oven for 5 hours at 150 ° C. The dried xerogel is ground and, raising the temperature at 2.6 ° C / min, calcined at a temperature of 550 ° C for 4 hours. In this case, ammonium nitrate decomposes, and water and alcohol residues evaporate. Get 24.1 g of aluminosilicate catalyst with an atomic ratio of 100 Si-Al, the properties of which are presented in table 1.

ПРИМЕР 3. В 140 мл этилового спирта загружают 64,5 г (0,20 М) хлористого цирконила, ZrOCl2×8H2O, и растворяют при 40-50°С. В спиртовой раствор хлористого цирконила приливают 60 г подогретого до 40-50°С этилсиликата-40 (0,40 M SiO2), затем при перемешивании 60 мл аммиачной воды, содержащей 450 ммоль аммиака. Образовавшуюся массу высушивают в сушильном шкафу в течение 6 часов при 100°С. Высушенный ксерогель измельчают, затем, поднимая температуру со скоростью 3°С/мин, нагревают до 650°С и прокаливают в течение 6 часов. При этом вода, хлористый аммоний и остатки спирта улетучиваются. Получают 48,4 г цирконийсиликатного катализатора с атомным соотношением 100 Si:50 Zr, свойства которого представлены в таблице 1.EXAMPLE 3. In 140 ml of ethanol load 64.5 g (0.20 M) of zirconyl chloride, ZrOCl 2 × 8H 2 O, and dissolved at 40-50 ° C. 60 g of ethyl silicate-40 (0.40 M SiO 2 ) heated to 40-50 ° C are poured into an alcohol solution of zirconyl chloride, then with stirring 60 ml of ammonia water containing 450 mmol of ammonia. The resulting mass is dried in an oven for 6 hours at 100 ° C. The dried xerogel is ground, then, raising the temperature at a rate of 3 ° C / min, heated to 650 ° C and calcined for 6 hours. In this case, water, ammonium chloride and alcohol residues disappear. Get 48.4 g of zirconium silicate catalyst with an atomic ratio of 100 Si: 50 Zr, the properties of which are presented in table 1.

ПРИМЕР 4. В 80 мл этилового спирта загружают 8,6 г (0,027 М) хлористого цирконила, ZrOCl2×8H2O, и растворяют при 40-50°С. В спиртовой раствор хлористого цирконила приливают 60 г этилсиликата-40 (0,40 М SiO2) и затем при перемешивании 30 мл аммиачной воды, содержащей 60 ммоль аммиака. Образовавшуюся массу высушивают в течение 6 часов при 150°С. Высушенный ксерогель измельчают, затем, поднимая температуру со скоростью 3°С/мин, нагревают до 500°С и прокаливают в течение 6 часов. При этом вода, хлористый аммоний и остатки спирта улетучиваются. Получают 27,6 г цирконийсиликатного катализатора с атомным соотношением 100 Si:6,7 Zr, свойства которого представлены в таблице 1.EXAMPLE 4. In 80 ml of ethyl alcohol, 8.6 g (0.027 M) of zirconyl chloride, ZrOCl 2 × 8H 2 O are charged and dissolved at 40-50 ° C. 60 g of ethyl silicate-40 (0.40 M SiO 2 ) are poured into an alcohol solution of zirconyl chloride and then with stirring 30 ml of ammonia water containing 60 mmol of ammonia. The resulting mass is dried for 6 hours at 150 ° C. The dried xerogel is ground, then, raising the temperature at a rate of 3 ° C / min, heated to 500 ° C and calcined for 6 hours. In this case, water, ammonium chloride and alcohol residues disappear. Obtain 27.6 g of zirconium silicate catalyst with an atomic ratio of 100 Si: 6.7 Zr, the properties of which are presented in table 1.

ПРИМЕР 5. В 20 мл этилового спирта загружают 4,3 г (0,013 М) хлористого цирконила, ZrOCl2×8H2O, и растворяют при 40-50°С. В спиртовой раствор хлористого цирконила загружают 60 г подогретого до 40-50°С этилсиликата-40 (0,40 М SiO2) и затем при перемешивании 0,82 г (0,006 М) хлористого алюминия, АlСl3. В полученный раствор при перемешивании приливают 30 мл аммиачной воды, содержащей 52 ммоль аммиака. Образовавшуюся массу высушивают в течение 5 часов при 150°С и, поднимая температуру со скоростью 5°С/мин, нагревают до 550°С и прокаливают в течение 4 часов. Получают 26,0 г алюмоцирконийсиликатного катализатора с атомным соотношением 100 Si:3,3 Zr:1,5 Al, свойства которого представлены в таблице 1.EXAMPLE 5. In 20 ml of ethyl alcohol, 4.3 g (0.013 M) of zirconyl chloride, ZrOCl 2 × 8H 2 O are charged and dissolved at 40-50 ° C. 60 g of ethyl silicate-40 (0.40 M SiO 2 ) heated to 40-50 ° C are loaded into an alcoholic solution of zirconyl chloride and then, with stirring, 0.82 g (0.006 M) of aluminum chloride, AlCl 3 . 30 ml of ammonia water containing 52 mmol of ammonia are poured into the resulting solution with stirring. The resulting mass is dried for 5 hours at 150 ° C and, raising the temperature at a rate of 5 ° C / min, heated to 550 ° C and calcined for 4 hours. Obtain 26.0 g of aluminosirconium silicate catalyst with an atomic ratio of 100 Si: 3.3 Zr: 1.5 Al, the properties of which are presented in table 1.

ПРИМЕР 6. В 100 мл этилового спирта растворяют 2,9 г (0,0067 М) азотнокислого церия, Се(NО3)3×6Н2О, при температуре 40-50°С и перемешивании, а затем еще 8,6 г (0,026 М) хлористого цирконила, ZrOCl2×8H2O. В полученный раствор приливают сначала 60 г этилсиликата-40 (0,40 М SiO2), а после перемешивания - 40 мл аммиачной воды, содержащей 80 ммоль аммиака. Образовавшуюся массу высушивают в течение 5 часов при 150°С и, поднимая температуру со скоростью 4°С/мин, нагревают до 550°С и прокаливают в течение 4 часов. При этом вода, хлористый аммоний, остатки спирта и продукты разложения азотнокислого аммония улетучиваются. Получают 28,4 г цирконийцерийсиликатного катализатора с соотношением 100 Si:6,6 Zr:1,67 Ce, свойства которого представлены в таблице 1.EXAMPLE 6. 2.9 g (0.0067 M) of cerium nitrate, Ce (NO 3 ) 3 × 6H 2 O, are dissolved in 100 ml of ethyl alcohol, at a temperature of 40-50 ° C. and with stirring, and then another 8.6 g (0.026 M) zirconyl chloride, ZrOCl 2 × 8H 2 O. First, 60 g of ethyl silicate-40 (0.40 M SiO 2 ) are added to the resulting solution, and after stirring, 40 ml of ammonia water containing 80 mmol of ammonia. The resulting mass is dried for 5 hours at 150 ° C and, raising the temperature at a rate of 4 ° C / min, heated to 550 ° C and calcined for 4 hours. In this case, water, ammonium chloride, alcohol residues and decomposition products of ammonium nitrate evaporate. Obtain 28.4 g of zirconium cerium silicate catalyst with a ratio of 100 Si: 6.6 Zr: 1.67 Ce, the properties of which are presented in table 1.

ПРИМЕР 7. В 45 г этилсиликата-40 (0,30 М SiO2) приливают 20 мл этилового спирта и при перемешивании 1,1 мл (1,9 г; 0,01 М Ti) четыреххлористого титана, TiCl4. Затем при перемешивании приливают 20 мл аммиачной воды, содержащей 45 ммоль аммиака. Образовавшуюся массу высушивают в течение 5 часов при 150°С и, поднимая температуру со скоростью 2°С/мин, нагревают до 550°С и прокаливают в течение 4 часов. Получают 18,8 г титансиликатного катализатора с атомным соотношением 100 Si:3,3 Ti, свойства которого представлены в таблице 1.EXAMPLE 7. 20 ml of ethyl alcohol are poured into 45 g of ethyl silicate-40 (0.30 M SiO 2 ) and with stirring 1.1 ml (1.9 g; 0.01 M Ti) of titanium tetrachloride, TiCl 4 . Then with stirring, 20 ml of ammonia water containing 45 mmol of ammonia are added. The resulting mass is dried for 5 hours at 150 ° C and, raising the temperature at a rate of 2 ° C / min, heated to 550 ° C and calcined for 4 hours. Obtain 18.8 g of a titanium silicate catalyst with an atomic ratio of 100 Si: 3.3 Ti, the properties of which are presented in table 1.

ПРИМЕР 8. В 25 мл этилового спирта растворяют 2,45 г (0,01 М) ацетата марганца, (СН3СОО)2Мn×4H2O, при перемешивании приливают 45 г этилсиликата-40 (0,30 М SiO2) и затем 15 мл аммиачной воды, содержащей 35 ммоль аммиака. Образовавшуюся массу высушивают в течение 5 часов при 150°С и, поднимая температуру со скоростью 4°С/мин, нагревают до 550°С и прокаливают в течение 4 часов. Получают 19,0 г марганецсиликатного катализатора с атомным соотношением 100 Si:3,3 Mn, свойства которого представлены в таблице 1.EXAMPLE 8. 2.45 g (0.01 M) of manganese acetate, (CH 3 COO) 2 Mn × 4H 2 O are dissolved in 25 ml of ethyl alcohol, 45 g of ethyl silicate-40 (0.30 M SiO 2 ) are added with stirring. and then 15 ml of ammonia water containing 35 mmol of ammonia. The resulting mass is dried for 5 hours at 150 ° C and, raising the temperature at a rate of 4 ° C / min, heated to 550 ° C and calcined for 4 hours. Obtain 19.0 g of manganese silicate catalyst with an atomic ratio of 100 Si: 3.3 Mn, the properties of which are presented in table 1.

ПРИМЕР 9. В 25 мл этилового спирта растворяют 2,7 г (0,0067 М) азотнокислого железа, Fе(NО3)3×9Н2О, приливают 30 г этилсиликата-40 (0,20 М SiO2) перемешивают и приливают 20 мл аммиачной воды, содержащей 30 ммоль аммиака. Образовавшуюся массу высушивают в течение 5 часов при 150°С и, поднимая температуру со скоростью 4°С/мин, нагревают до 550°С и прокаливают в течение 4 часов. Получают 12,5 г железосиликатного катализатора с атомным соотношением 100 Si:3,3 Fe, свойства которого представлены в таблице 1.EXAMPLE 9. 2.7 g (0.0067 M) of iron nitrate, Fe (NO 3 ) 3 × 9H 2 O are dissolved in 25 ml of ethyl alcohol, 30 g of ethyl silicate-40 (0.20 M SiO 2 ) are poured, stirred and poured 20 ml of ammonia water containing 30 mmol of ammonia. The resulting mass is dried for 5 hours at 150 ° C and, raising the temperature at a rate of 4 ° C / min, heated to 550 ° C and calcined for 4 hours. Get 12.5 g of iron-silicate catalyst with an atomic ratio of 100 Si: 3.3 Fe, the properties of which are presented in table 1.

Каталитическую активность синтезированных элементосиликатов исследовали в реакции димеризации α-метилстирола:The catalytic activity of the synthesized elemental silicates was investigated in the dimerization of α-methylstyrene:

Figure 00000001
Figure 00000001

В стеклянный обогреваемый реактор с мешалкой, обратным холодильником и термометром загружали 3 мл (2,65 г) α-метилстирола, 0,13 г (5% мас. от α-метилстирола) катализатора и перемешивали на водяной бане в течение 1 часа при температуре 96°С. После охлаждения и отфильтровывания катализатора определяли состав реакционной массы с помощью газожидкостной хроматографии. Данные по каталитической активности полученных образцов представлены в таблице 2.3 ml (2.65 g) of α-methylstyrene, 0.13 g (5% by weight of α-methylstyrene) of the catalyst were loaded into a glass heated reactor with a stirrer, reflux condenser and thermometer and stirred in a water bath for 1 hour at a temperature 96 ° C. After cooling and filtering off the catalyst, the composition of the reaction mixture was determined using gas-liquid chromatography. Data on the catalytic activity of the obtained samples are presented in table 2.

Таблица 1Table 1 Физические характеристики мезопористых аморфных смешанных элементосиликатовPhysical Characteristics of Mesoporous Amorphous Mixed Elementosilicates ЭлементосиликатSilicate Атомное соотношение элементовAtomic ratio of elements Насыпная плотность, г/см3 Bulk density, g / cm 3 Удельная поверхность, м2Specific surface, m 2 / g Объем пор по парам бензола, см3The pore volume in pairs of benzene, cm 3 / g Объем пор по парам воды, см3The pore volume of water vapor, cm 3 / g по примеру 1as in example 1 100Si:5Al100Si: 5Al 0,380.38 395395 1,061.06 0,050.05 по примеру 2as in example 2 100Si:Al100Si: Al 0,290.29 275275 0,920.92 0,030,03 по примеру 3as in example 3 100Si:50Zr100Si: 50Zr 0,940.94 202202 0,180.18 0,070,07 по примеру 4as in example 4 100Si:6,7Zr100Si: 6.7Zr 0,490.49 600600 0,580.58 0,150.15 по примеру 5as in example 5 100Si:3,3Zr:1,5Al100Si: 3.3Zr: 1.5Al 0,480.48 450450 0,370.37 0,050.05 по примеру 6as in example 6 100Si:6,6Zr:1,67Ce100Si: 6.6Zr: 1.67Ce 0,520.52 482482 0,670.67 0,060.06 по примеру 7as in example 7 100Si:3,3Ti100Si: 3.3Ti 0,510.51 368368 0,630.63 0,070,07 по примеру 8as in example 8 100Si:3,3Mn100Si: 3.3Mn 0,440.44 487487 0,840.84 0,100.10 по примеру 9as in example 9 100Si:3,3Fe100Si: 3.3Fe 0,630.63 246246 0,480.48 0,070,07

Таблица 2table 2 Димеризация α-метилстирола в присутствии мезопористых аморфных смешанных элементосиликатовDimerization of α-methylstyrene in the presence of mesoporous amorphous mixed elementosilicates ЭлементосиликатSilicate Конверсия α-метилстирола, %The conversion of α-methylstyrene,% Состав продуктов димеризации α-метилстирола, %The composition of the dimerization products of α-methylstyrene,% α-метилстиролα-methyl styrene циклический димер (1)cyclic dimer (1) линейные димеры (2 a, б)linear dimers (2 a, b) тримерыtrimers по примеру 1as in example 1 96,996.9 3,13,1 15,415.4 73,773.7 7,87.8 по примеру 2as in example 2 85,085.0 15,015.0 4,84.8 72,272,2 8,08.0 по примеру 3as in example 3 93,793.7 6,36.3 17,517.5 68,368.3 7,97.9 по примеру 4as in example 4 35,835.8 4,24.2 16,016,0 66,866.8 13,013.0 по примеру 5as in example 5 99,099.0 1,01,0 30,030,0 54,354.3 14,714.7 по примеру 6as in example 6 95,095.0 5,05,0 12,312.3 71,471,4 11,311.3 по примеру 7as in example 7 92,092.0 8,08.0 23,923.9 62,462,4 5,75.7 по примеру 8as in example 8 95,095.0 5,05,0 11,411,4 71,971.9 11,711.7 по примеру 9as in example 9 90,290.2 9,89.8 19,819.8 61,461,4 9,09.0

Claims (5)

1. Способ получения мезопористых аморфных смешанных элементосиликатов, включающий приготовление ксерогеля, отличающийся тем, что ксерогель получают обработкой раствора, полученного смешением солей одного или нескольких металлов (Me) с этилсиликатом - 40, водным раствором аммиака, и последующей сушкой образовавшейся пасты на воздухе при атмосферном давлении при 100-150°С в течение 4-6 ч, затем ксерогель прокаливают при 500-650°С в течение 4-6 ч и измельчают.1. A method of producing mesoporous amorphous mixed elementosilicates, comprising preparing a xerogel, characterized in that the xerogel is obtained by treating a solution obtained by mixing salts of one or more metals (Me) with ethyl silicate 40, aqueous ammonia, and then drying the resulting paste in air under atmospheric pressure at 100-150 ° C for 4-6 hours, then the xerogel is calcined at 500-650 ° C for 4-6 hours and ground. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве солей металлов используют растворимые в этаноле или других органических растворителях хлориды, нитраты, ацетаты Al, Ti, Fe, Zr, Sn, Ca, Cu, Mn, Cr и других металлов.2. The method according to claim 1, characterized in that, as metal salts, chlorides, nitrates, acetates Al, Ti, Fe, Zr, Sn, Ca, Cu, Mn, Cr and other metals are soluble in ethanol or other organic solvents. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что атомное соотношение Si: Me в исходной смеси изменяется в диапазоне от 100:1 до 2:1.3. The method according to claim 1, characterized in that the atomic ratio of Si: Me in the initial mixture varies in the range from 100: 1 to 2: 1. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку исходного раствора соли металла и этилсиликата - 40 проводят водным раствором аммиака, содержащим 1±0,1 эквивалента аммиака на эквивалент соли и 30 ммоль аммиака на 100 г этилсиликата - 40.4. The method according to claim 1, characterized in that the treatment of the initial solution of a metal salt of ethyl silicate-40 is carried out with an aqueous ammonia solution containing 1 ± 0.1 equivalent of ammonia per salt equivalent and 30 mmol of ammonia per 100 g of ethyl silicate-40. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при прокалке ксерогеля температуру поднимают до 500-650°С со скоростью 2-5°С/мин. 5. The method according to claim 1, characterized in that when calcining the xerogel, the temperature is raised to 500-650 ° C at a speed of 2-5 ° C / min.
RU2009139708/05A 2009-10-27 2009-10-27 Method of producing mesoporous amorphous composite elementosilicates RU2420455C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009139708/05A RU2420455C1 (en) 2009-10-27 2009-10-27 Method of producing mesoporous amorphous composite elementosilicates

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009139708/05A RU2420455C1 (en) 2009-10-27 2009-10-27 Method of producing mesoporous amorphous composite elementosilicates

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2420455C1 true RU2420455C1 (en) 2011-06-10

Family

ID=44736627

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009139708/05A RU2420455C1 (en) 2009-10-27 2009-10-27 Method of producing mesoporous amorphous composite elementosilicates

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2420455C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bai et al. Intermediate-crystallization promoted catalytic activity of titanosilicate zeolites
US5082641A (en) Silicon/titanium oxide mfi zeolites
JP6669633B2 (en) SCM-10 molecular sieve, method for producing the same and use thereof
Gontier et al. Synthesis and characterization of Ti-containing mesoporous silicas
JP4897321B2 (en) Titanium silicalite molecular sieve and method for producing the same
JP6392860B2 (en) Molecular sieve, its manufacture and its use
RU2144499C1 (en) Method of preparing amorphous micro/mesoporous alumosilicate gel
US7547778B2 (en) Process for the preparation of MFI-type zeolitic catalysts
CN1913967A (en) Method for making mesoporous or combined mesoporous and microporous inorganic oxides
CN109867294A (en) Cupric CHA type zeolite, its manufacturing method and purposes
Eimer et al. Mesoporous titanosilicates synthesized from TS-1 precursors with enhanced catalytic activity in the α-pinene selective oxidation
Jin et al. New mesoporous titanosilicate MCM-36 material synthesized by pillaring layered ERB-1 precursor
CN108622914A (en) The method that IZM-2 zeolites are synthesized in the presence of template 1,6- bis- (methyl piperidine) hexane dihydroxides
RU2107545C1 (en) Oxidation catalyst, method of preparation thereof (versions), method of preparing oximes, method of hydroxylation of aromatic hydrocarbons, and catalytic way of oxidizing hydrocarbons
US6071485A (en) Process for the preparation of a micro-meso porous material with a high surface area and controlled distribution of the porosity
Mirajkar et al. Sorption properties of titanium silicate molecular sieves
JPH0859223A (en) Micro to intermediate fine hole gel and its preparation
RU2422361C1 (en) Method of producing mesoporous elementosilicates
US6991678B2 (en) Process for preparing microporous crystalline titanium silicate
CN108928832B (en) Preparation method of germanium-free IWR zeolite molecular sieve
CN112239215B (en) SCM-27 molecular sieves, methods of making, and uses thereof
RU2420455C1 (en) Method of producing mesoporous amorphous composite elementosilicates
Fatimah et al. Effect of calcination temperature on the synthesis of ZrO2-pillared saponite to catalytic activity in menthol esterification
US6555090B1 (en) Acid oxide with micro and mesoporous characteristics: ITQ-36
CN104591212B (en) A kind of preparation method of small crystal grain Y-shaped molecular sieve

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20111028