Amoxidace propanu na cíleně strukturovaných materiálech

Abstract

Předložená doktorská práce se zabývá studiem přímé amoxidace propanu na strukturovaných silikátech železa. Přímá amoxidace propanu je velmi zajímavá a náročná reakce. Tato alternativa k neekologickému a neekonomickému procesu amoxidace propenu byla studována déle než 40 let. V tomto období byly studovány různé katalytické systémy (směsné oxidy, nanesené katalytické systémy, divanadyl(IV)-pyrofosfát, nitridované materiály a zeolity obohacené různými kovy). Byly studovány silikáty obohacené o železo a specifický efekt množství železa v porézních strukturovaných materiálech. Fe-silikalit, jako zástupce skupiny mikroporézních materiálů, se ukázal vhodným katalyzátorem pro přímou amoxidaci propanu. Tento katalyzátor byl úspěšně aktivován reduktivní nitridací, předúpravou málo užívanou v literatuře. Mikroporézní zeolity mají určité omezení přenosu hmoty, proto byl úspěšně syntetizován hexagonální mesoporézní silika na bázi železa, jako zástupce mesoporézních materiálů. Tento katalyzátor dosáhl v porovnaní s Fe-silikalitem srovnatelné aktivity a selektivity bez jakékoliv předúpravy. Katalytické testy ukázaly, že povaha a okolí aktivních centre železa jsou důležitější než porézní systém katalyzátoru. Použití spektroskopických charakterizačních technik nám dovolilo zkoumat strukturu katalyzátorů, které prokázaly širokou různorodost typů částic železa. Fe-silikality jasně poukázaly na fakt, že vytažení atomů železa z mřížky zeolitu je potřebné k dosažení vysoké katalytické aktivity v přímé amoxidaci propanu. Přesná povaha aktivních centre nám stále není známa, jelikož jejich určení je velmi náročným úkolem. Závěrem je možno říci, že mikro- a mesoporézní silikáty obsahující velmi nízké množství atomů železa, jsou schopny katalyzovat přímou amoxidaci propanu a dosáhnout výtěžku akrylonitrilu v rozsahu 7 - 11 mol_ACN kgcat^-1 h^-1.