气相钛补充分级TS-1分子筛的失活与再生机制及其在苯酚羟基化反应中的应用

本研究针对分级TS-1分子筛在苯酚羟基化反应中的钛组分流失问题，创新性提出气相钛补充再生策略，揭示了酸性环境和苯酚配位导致活性位点流失的失活机制，通过钛再植入恢复催化剂选择性，为工业催化剂再生提供了新思路。

　　

在工业催化领域，固体催化剂的失活与再生一直是制约其大规模应用的关键瓶颈。以钛硅分子筛TS-1为代表的催化剂在苯酚羟基化制备二羟基苯（DHB）反应中表现出显著优势，但快速失活问题长期困扰着学术界和产业界。传统研究多聚焦于积碳清除，然而鲁西集团（Luxi Group Co Ltd）与河南科技大学的联合团队通过创新性实验发现，分级孔道TS-1（HTS-1）的失活背后隐藏着更本质的机制——活性钛组分的不可逆流失。

研究人员采用X射线光电子能谱（XPS）定量分析发现，反应后的催化剂表面硅钛比显著升高，暗示钛元素可能通过两种途径流失：反应体系的酸性环境腐蚀和苯酚分子的配位作用。为验证这一假设，团队设计了系列腐蚀实验，证实酸性条件和苯酚配体均会导致骨架钛（framework Ti）溶出。这种流失不仅形成硅羟基巢（silanol nests），更关键的是改变了催化剂对苯酚的吸附特性，从而影响其催化活性。

针对这一发现，研究团队突破传统热处理的局限，开发出气相钛补充再生技术。通过高温下使TiCl₄蒸气与失活催化剂作用，成功将钛重新植入硅羟基巢，使再生催化剂（R-T-HTS-1）恢复了与新鲜催化剂（F-HTS-1）相当的催化选择性。X射线衍射（XRD）表征显示，再生过程虽导致MFI拓扑结构部分峰强度减弱，但基本骨架保持完整。

该研究的主要技术路线包括：1）采用工业级分级TS-1进行苯酚羟基化反应；2）通过XPS和XRD等表征手段分析失活机制；3）设计酸性腐蚀和配位实验验证钛流失途径；4）开发气相钛植入再生工艺。研究结果不仅阐明了TS-1在苯酚羟基化中的特殊失活行为，更重要的是建立了"病因诊断-机制解析-精准修复"的催化剂再生新范式。

结论部分强调，这项工作首次系统揭示了苯酚羟基化反应中TS-1失活的本质是活性组分流失而非单纯积碳，提出的气相再生策略为同类催化剂的工业应用提供了关键技术支撑。正如通讯作者Xiangyu Wang团队指出，该方法突破了传统再生技术无法补充活性组分的局限，对实现催化剂全生命周期管理具有重要指导意义。论文发表于《Microporous and Mesoporous Materials》，为催化领域贡献了兼具理论深度和应用价值的典型案例。