Diplomová práce je zaměřena na imobilizaci methyltrioxorhenia (MTO) na různé porézní nosiče, které se lišily specifickým povrchem, objemem a velikostí pórů (Siral® 20, 40, MCM-41 a silika), a na přípravu dvou typů titanem modifikovaných MCM-41 materiálů, které se lišily vazbou titanu na nosič. U prvního typu katalyzátoru je titan nanesen pouze na povrch MCM-41 (Ti/MCM-41) a u druhého je inkorporovaný v celé struktuřeMCM-41 (Ti-MCM-41). Připravené heterogenní katalyzátory byly analyzovány metodami XRF, XRD, fyzikální adsorpcí dusíku, IČ(FT-IR) a UV-Vis. Metodou XRF bylo potvrzeno, že dochází k úspěšnému navázání MTO a titanu na všechny typy nosičů. Metodami XRD a fyzikální adsorpcí dusíku bylo zjištěno, že MTO je imobilizováno pouze na povrch nosičů, zatímco titan je vázán nejen na povrchu MCM-41, ale i… uvnitř pórů. Nakonec je práce soustředěna na jejich využití jako heterogenních katalyzátorů při epoxidaci indenu, jejíž hlavním produktem je 1,2-epoxyindan. Při epoxidaci indenu s heterogenním MTO byl jako oxidační činidlo použit vodný roztok peroxidu vodíku a jeho bezvodá forma UHP (urea hydroperoxid). Při aplikaci titanových katalyzátorů byl jako oxidační činidlo použit terc-butylhydroperoxid, který byl ve formě vodného roztoku a roztoku v dekanu. Cílem diplomové práce bylo dosáhnout, co nejvyšších výtěžků 1,2-epoxyindanu a porovnat dosažené výsledky při použití všech připravených heterogenních katalyzátorů. Při použití heterogenního MTO byl pozorován vliv nosiče a u titanových katalyzátorů vliv množství oxidačního činidla a množství katalyzátoru na průběh reakce. Při epoxidaci indenu bylo obecně dosaženo lepších výtěžků 1,2-epoxyindanu s heterogenním MTO jako katalyzátorem. Nejlepšího výtěžku bylo dosaženo při použití UHP jako oxidačního činidla a s MTO imobilizovaným na silice. Hodnota výtěžku 1,2-epoxyindanučinila 98,6 % po 300 minutách a selektivita byla 100 %. Nejlepšího výtěžku 1,2-epoxyindanu s titanovými katalyzátory bylo dosaženo při použití 300 mg Ti/MCM-41 jako katalyzátoru a roztoku TBHP v dekanu jako oxidačního činidla, jehož molární poměr indenu k TBHP byl 1 : 2. Za těchto podmínek výtěžek činil 76,4 %. Ačkoli je dosaženo s titanovými katalyzátory nižších výtěžků 1,2-epoxyindanu, mají na rozdíl od heterogenního MTO řadu výhod, kterými jsou schopnost regenerace a to, že nedochází k vymývání titanu z MCM-41 do reakční směsi.
ANNOTATION
The thesis is focused on the immobilization of methyltrioxorhenium (MTO) on various porous supports, which differed in specific surface area, volume and pore size (Siral® 20, 40, MCM-41 and silica), and on preparation of two types of titanium modified MCM-41 materials differing bond of titanium on the support. For the first type of catalyst, titanium was deposited only on the surface of MCM-41 (Ti/MCM-41) and at the other it was incorporated into the structure of MCM-41 (Ti-MCM-41). Prepared heterogenous catalysts were analyzed by XRF, XRD, physical adsorption of nitrogen, IR (FT-IR) and UV-Vis. There was confirmed by XRF method, that MTO and titanium were successful bonded on all types of supports. The results of XRD and physical adsorption of nitrogen showed, that the MTO was immobilized only on the …external surface of the supports, while the titanium is bonded both on the surface of MCM-41 and inside the pores. Finally, the work is focused on the application of prepared catalysts in the epoxidation of indene, whose main product is 1,2-epoxyindane. Aqueous solution of hydrogen peroxide and its anhydrous from UHP (urea hydroperoxide) were used as oxidizing agent during the epoxidation of indene with heterogenous MTO.tert-butyl hydroperoxide as the oxidizing agent, in forms as aqueous solution and solution in decane, was used during application of titanium catalysts there was used. The aim of this thesis was to achieve the highest yields of 1,2-epoxyindane and compare the obtained results with all prepared heterogenous catalysts. An effect of supports properties on the activity and selectivity to 1,2-epoxyindane was observed in case of testing heterogenized MTO. An effect of oxidant amount and catalyst amount on the reaction was observed in case of testing titanium catalyst Higher yields of 1,2-epoxyindane were generally achieved over heterogenized MTO as catalyst. The best yield was achieved using UHP as oxidant over MTO immobilized on silica. The yield of 1,2-epoxyindane was 98.6 % after 300 minutes and the selectivity was 100 %. Over titanium catalysts was obtained by using 300 mg Ti/MCM-41 and solution TBHP in decane as the oxidant (molar ratio of indene and TBHP was 1 : 2), amounting to 76.4 %. Altought the fact that over titanium catalysts were achieved lower yields of 1,2-epoxyindane, they have number of advantages, namely the possibility of catalysts regeneration and leaching of titanium from the MCM-41 to the reaction mixture during epoxidation reaction.
The printed version of the thesis is available at the department where the thesis was produced. Defence protocol and reviews are available at UCT Prague archive.
