Hoạt tính xúc tác của vật liệu Ti-MCM-41 trong phản ứng oxi hóa chon lọc metyl oleat

Phản ứng Epoxi hóa dầu thực vật

Oxy hóa xúc tác là một công nghệ được sử dụng rộng rãi để sản xuất các sản phẩm chứa oxi quan trọng trong công nghiệp, công nghệ hóa học, công nghiệp hóa dầu, công nghiệp tổng hợp các chất hữu cơ tinh vi. Nhưng việc lựa chọn các tác nhân oxi hóa cũng hết sức cẩn trọng vì chúng quyết định không những hiệu suất phản ứng mà còn lượng chất thải ô nhiễm môi trường [21, 22, 27, 31]. Trong các phản ứng này, phải có phối tử bền oxi hóa và nó có thể làm ổn định trạng thái hóa trị cao của các tiểu phân oxometal giống như các phối tử hữu cơ.

Oxi hóa xúc tác dị thể trong pha lỏng với chất xúc tác là các rây phân tử oxi húa khử cú những ứng dụng rừ rệt trong cỏc phản ứng oxi húa chọn lọc các hợp chất hữu cơ nhiều nhóm chức phức tạp, độ bền nhiệt thấp. Bản thân các phân tử loại này cũng bền trong môi trường oxi hóa, cấu trúc mao quản đồng đều, vị trí các tâm kim loại redox tách biệt, hạn chế sự mất hoạt độ xúc tác, và có khả năng xúc tác chọn lọc hình dạng, hệ thống thiết bị công nghệ thực hiện theo phương pháp này đơn giản và dễ điều kiển hơn. Những epoxit này (oleat đã được epoxi hóa) có thể được dùng như những chất trung gian trong việc sản xuất các dẫn xuất đa dạng bởi vì tính hoạt động cao của vòng epoxi bị căng ra.

Ví dụ rượu bậc 1, rượu bậc 2, các diolefin, alkoxylalcohol, hydroxylester, N-hydroxyalkyllamide, mercaptoalcohol, aminoalcohol và hydroxynitrile có thể được sản xuất theo đường mở vòng epoxit với các chất phẩn ứng phù hợp [21, 22]. Bặc là xúc tác duy nhất cho việc epoxi hóa dị thể etylen với phân tử oxi, nhưng phản ứng chỉ giới hạn chủ yếu một vài chất như etylen và butadien; epoxi hóa các anken khác thì kết quả thu được có hiệu suất thấp. Trong trường hợp dầu thực vật, oxi hóa dầu bằng O2 dẫn tới thoái biến dầu thành các hợp chất dễ bay hơi như xeton và andehit hay các dicaboxylic mạch ngắn.

Bước cuối cùng trong phản ứng epoxi hóa theo phương pháp này là sự trung hòa axit với kiềm, thường là Ca(OH)2 sinh ra muối, do đó quá trình này không thân thiện với môi tường. Enzym lipaza và esteraza được cố định hóa thể hiện hoạt tính cao trong việc biến đổi axit béo và etyl este của nó thành axit percacboxylic, tác nhân oxi hóa là H2O2. Phản ứng này được thực hiện trong pha đồng thể sử dụng những xúc tác có họat tính cao nhất là các dung dich của các kim loại chuyển tiếp TiIV, VV, MoVI và WVI.

Với các hydropeoxit hữu cơ, họat tính xúc tác của lim loại theo thứ tự MoVI>> Tiiv~Vv> Wvi nhưng dối với hydropeoxit khan thì xúc tác WVI cao hơn hẳn các xúc tác khác. Epoxi hóa olefin với hydroperoxit hữu cơ được xúc tác bởi các kim loại chuyển tiếp bao gồm cơ chế peroxo-metal; trong đó bước quyết định tốc độ phản ứng là bước chuyển oxi từ mảnh peroxometal electrophin (alkyl ) thành olefin nucloephin (hình 6). Bởi vậy, trong trạng thái oxi hóa cao nhất, những xúc tác có họat tính là những kim loại mà tính axít Lewis mạnh và tính oxi hóa khá yếu ( để tránh một electron oxi hóa của peroxit).

THỰC NGHIỆM

Phương pháp tổng hợp

- Nung dưới dòng không khí ở nhiệt độ 550oC, sản phẩm thu được có màu trắng mịn. Cấu trúc của mẫu được xác định bằng phổ nhiễu xạ Rơnghen (XRD), phổ tán xạ Raman. - Hoà tan CTAB vào hỗn hợp TPAOH và nước được dung dịch 1 sao cho pH=12.

- Nhỏ từ từ TEOS đã được trộn đều trong isopropanol vào dung dich 1 được dung dịch 2. - Nhỏ thật từ từ dung dịch 3 vào dung dịch 2 khuấy mạnh, pH dung dich vẫn không đổi. - Phản ứng epoxi hóa được tiến hành nhờ bình cầu 3 cổ đặt trong bát dầu để giữ ở nhiệt độ mong muốn.

- Metyl oleat được dùng làm chất đầu (Merck, 97% trọng lượng cis-9- octandecenoic axit metyl este). - Sau đó xúc tác được thêm vào, hỗn hợp khuấy mạnh trong 15 phút để phân tán đều xúc tác.