CuSAPO-5分子筛的合成、表征及对甲苯吸附性能

采用水热合成法,以三乙烯四胺(TETA)为模板剂,合成Cu SAPO-5分子筛。通过扫描电子显微镜(SEM)、粉末X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重(TG)、N2吸附及元素分析等手段对分子筛样品进行表征,考察了不同硅铝比对合成分子筛晶体的影响,并测定了分子筛样品对甲苯的吸附性能。结果表明,将合成液的p H值调节为4.8~5.0,于150~170℃晶化1d,可合成晶体形貌为球体的Cu SAPO-5分子筛,粒径约为30μm。分子筛样品具有较好的热稳定性,仍保持了SAPO-5分子筛的AFI骨架结构,属于微孔分子筛,孔径约为0.70nm,比表面积约为265 m2·g-1。元素分析结果表明分子筛中P、Si、Al和Cu的含量分别为12.56%、4.48%、7.17%和6.25%。样品对甲苯的吸附约在120 min时达到饱和,吸附量约为180 mg·g-1。     

不同硅铝比ZSM-5的合成及其吸附脱除柴油中苯胺和吡啶的性能

合成了一系列不同硅铝比的ZSM-5分子筛,采用XRD、FT-IR、ICP、SEM、NH_3-TPD和N_2吸附-脱附等方法对其进行了表征,研究了不同硅铝比ZSM-5分子筛对模拟柴油中苯胺和吡啶的吸附脱除性能。结果表明,所合成的ZSM-5分子筛均具有典型MFI结构;与合成原料混合物中的硅铝比相比,实际硅铝比稍有降低。ZSM-5分子筛的酸量随硅铝比的增加而降低,硅铝比较小的ZSM-5(1)和ZSM-5(2)的吸附脱除苯胺或吡啶的效果明显优于其他样品,并且所有样品吸附脱除吡啶的效果均优于苯胺。ZSM-5(2)上苯胺和吡啶的吸附等温线符合Langmuir-Freundlich混合模型。     

低硅铝比ZSM-5分子筛上C4烃的催化裂解反应

以低硅铝比(n(SiO2)/n(Al2O2)=20-45)的ZSM-5分子筛为催化剂,研究了混合C4烃的催化裂解反应,并对不同硅铝比的ZSM-5分子筛进行了酸性表征.混合C4烃的催化裂解反应结果表明,低硅铝比的ZSM-5分子筛具有较高的低温催化活性,高硅铝比ZSM-5分子筛催化剂上乙烯和丙烯的收率高于低硅铝比ZSM-5分子筛催化剂,低硅铝比ZSM-5分子筛上苯和甲苯的收率高于高硅铝比ZSM-5分子筛催化剂.在反应温度为625℃时,硅铝比为20的ZSM-5分子筛催化剂上乙烯、丙烯、苯和甲苯的总收率可达79.42%.酸性表征结果表明,硅铝比低的ZSM-5分子筛具有更多的Bronsted(B)酸酸量、Lewis(L)酸酸量及总酸酸量,这是低硅铝比ZSM-5分子筛具有低温高活性及高的苯和甲苯收率的原因.     

低硅铝比ZSM-5分子筛上C4烃的催化裂解反应

以低硅铝比(n(SiO2)/n(Al2O3)=20-45)的ZSM-5分子筛为催化剂, 研究了混合C4烃的催化裂解反应, 并对不同硅铝比的ZSM-5分子筛进行了酸性表征. 混合C4烃的催化裂解反应结果表明, 低硅铝比的ZSM-5分子筛具有较高的低温催化活性, 高硅铝比ZSM-5分子筛催化剂上乙烯和丙烯的收率高于低硅铝比ZSM-5分子筛催化剂, 低硅铝比ZSM-5分子筛上苯和甲苯的收率高于高硅铝比ZSM-5分子筛催化剂. 在反应温度为625 ℃时, 硅铝比为20的ZSM-5分子筛催化剂上乙烯、丙烯、苯和甲苯的总收率可达79.42%. 酸性表征结果表明, 硅铝比低的ZSM-5分子筛具有更多的Bronsted(B)酸酸量、Lewis(L)酸酸量及总酸酸量, 这是低硅铝比ZSM-5分子筛具有低温高活性及高的苯和甲苯收率的原因.     

CuSAPO-5分子筛的合成、表征及对甲苯吸附性能

采用水热合成法,以三乙烯四胺（TETA）为模板剂,合成CuSAPO-5分子筛。通过扫描电子显微镜（SEM）、粉末X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、热重（TG）、N₂吸附及元素分析等手段对分子筛样品进行表征,考察了不同硅铝比对合成分子筛晶体的影响,并测定了分子筛样品对甲苯的吸附性能。结果表明,将合成液的pH值调节为4.8～5.0,于150～170℃晶化1 d,可合成晶体形貌为球体的CuSAPO-5分子筛,粒径约为30 μm。分子筛样品具有较好的热稳定性,仍保持了SAPO-5分子筛的AFI骨架结构,属于微孔分子筛,孔径约为0.70nm,比表面积约为265 m²·g^-1。元素分析结果表明分子筛中P、Si、Al和Cu的含量分别为12.56%、4.48%、7.17%和6.25%。样品对甲苯的吸附约在120 min时达到饱和,吸附量约为180 mg·g^-1。     

晶种导向下干胶法合成ZSM-5分子筛

以廉价水玻璃为硅源,在晶种替代有机模板剂的条件下采用干胶法合成了ZSM-5分子筛。利用XRD、SEM、TEM、FTIR、N_2吸附-脱附和NH_3-TPD等分析方法对合成样品进行了表征和测试,考察了合成条件对ZSM-5分子筛晶化过程的影响。结果表明,在硅铝比(n/n)为30~70,钠硅比(n/n)为0.12~0.20时都可以得到结晶度良好的ZSM-5分子筛。研究发现,干胶法合成ZSM-5,在不引入外加水的情况下也可以得到ZSM-5样品,外加水的引入能够有效地提高晶化速率;与水热法合成ZSM-5分子筛相比,干胶法可以显著地缩短晶化时间,同时,合成样品的晶体尺寸也有所减小。     

新型磷酸硅铝分子筛SAPO-53的合成与表征

以氢氧化已烷双铵(R(OH)2)为模板剂,采用水热条件合成了高结晶度的SAPO-53分子筛。并采用XRD、SEMEDX、FT-IR、MAS NMR、电泳仪、N2吸附-脱附、TG-DTG等手段对合成的分子筛进行表征。考察了硅铝比、磷铝比、模板剂的用量以及晶化时间等条件对合成SAPO-53分子筛的作用。29Si MAS NMR表明,Si主要以四配位形式进入了AlPO4-53的骨架中,SAPO-53相对结晶度先增加后开始缓慢下降,Zeta电位值先增加后保持不变,与以甲胺为模板剂合成相比,氢氧化已烷双铵的用量比甲胺减少了一半,同时缩短了晶化时间,降低了合成的难度。通过计算得到SAPO-53的表观生长速率大于成核速率,说明成核过程是速率控制步骤。     

DEA-H_2O体系中SAPO分子筛选择性转化

介绍了以二乙胺(DEA)为模板剂,水热合成法合成了SAPO分子筛.采用XRD,SEM,FT-IR,NMR等表征手段系统考察了各种合成条件对SAPO-5和SAPO-34分子筛合成的影响.结果表明,通过调节水热合成条件,S APO-5和SAPO-34可以选择性的形成.DEA加入量、硅含量、陈化时间、晶化时间及Si/Al对产品的结晶度及晶相组成影响较大.较长的晶化时间以及较高的Si/Al有利于合成纯SAPO-34分子筛.相反,较易形成SAPO-5分子筛AFI结构.     

改性ZSM-5-SBA-15及甲苯甲醇烷基化性能研究

通过浸渍法对ZSM-5进行金属M(M为Mg、Ni、Sr)改性,合成法制备了M-ZSM-5-SBA-15复合分子筛,采用XRD、N2吸附-脱附、FT-IR、NH3-TPD和Py-FTIR等技术对样品进行表征,考察了HZSM-5的硅铝比、不同金属对ZSM-5-SBA-15复合分子筛烷基化性能的影响。结果表明,HZSM-5的硅铝比为80时,ZSM-5-SBA-15复合分子筛的烷基化性能较好,Sr的引入钝化了ZSM-5-SBA-15(80)的强B酸中心,降低了B酸与L酸的比值,Sr-ZSM-5-SBA-15(80)的甲苯甲醇烷基化性能明显提高,甲苯转化率为30.15%,对二甲苯选择性为77.41%。     

SAPO-5分子筛的可控合成及晶化过程探索

在非醋酸体系下分别通过动态和静态水热晶化方法合成了SAPO-5分子筛, 并考察了转速、 晶化时间及凝胶体系水硅比对SAPO-5分子筛晶相及形貌的影响, 采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)技术研究了静态、 动态水热条件下SAPO-5分子筛的晶化过程. 结果表明, 静态水热条件下晶化6 h得到的SAPO-5分子筛为球状、 六边形柱状聚集晶体; 而在20 r/min转速下晶化2和6 h得到的SAPO-5分子筛分别为分散的凹面柱状晶体(凹面直径约6~8 μm)及均一分散的球状晶体(直径为16 μm); 在60 r/min转速下晶化3 h即可得到高度分散的六边形柱状晶体(六边形直径约5~8 μm); 提高转速至100和140 r/min时仅需晶化1 h即可得到六边形柱状晶体. 通过考察体系水硅比(H₂O/Si摩尔比)的影响, 确定最佳的水硅比为70, 此条件下所得晶相为纯相且分子筛的分散度最好. 综上可知, 相较于静态晶化, 动态晶化不仅从形貌上改善了晶体的分散度, 通过缩短晶化时间、 降低晶化转速也提高了SAPO-5分子筛的晶化效率. 本文采用较小的水硅比(H₂O/Si摩尔比为70)、 较低的模板剂用量在非醋酸体系下合成了SAPO-5分子筛, 为SAPO-5分子筛的合成提供了一条更简单、 经济的路线.     

晶种存在形态对所合成的SAPO-34分子筛性质及其甲醇转化催化性能的影响

采用常规水热合成法、添加粉末晶种和添加含有分子筛前驱体的液相晶种等方法制备了低硅铝比的SAPO-34分子筛。采用XRD、SEM、FT-IR及TPD等表征手段研究了合成方法对晶体结构、形貌、晶粒粒径及酸性的影响。并在固定床上对比了其甲醇转化制烯烃的催化性能差异。结果表明,晶种存在形态对分子筛的结晶度影响不大,但影响了硅在骨架中的分布、晶粒粒径和酸性等。与添加粉末晶种相比,采用含有分子筛前驱体的液相晶种法更有利于减小分子筛晶粒粒径,降低分子筛酸性,提高低碳烯烃选择性。     

Hydrothermal Synthesis of Silicoaluminophosphate with AEL Structure Using a Residue of Fluorescent Lamps as Starting Material

Silicoaluminophosphate molecular sieves of SAPO-11 type (AEL structure) were synthesized by the hydrothermal method, from the residue of a fluorescent lamp as a source or Si, Al, and P in the presence of water and di-propyamine (DPA) as an organic template. To adjust the P₂O₅/SiO₂ and Si/Al and ratios, specific amounts of silica, alumina, or alumina hydroxide and orthophosphoric acid were added to obtain a gel with molar chemical composition 1.0 Al₂O₃:1.0 P₂O₅:1.2 DPA:0.3 SiO₂:120 H₂O. The syntheses were carried out at a temperature of 473 K at crystallization times of 24, 48, and 72 h. The fluorescent lamp residue and the obtained samples were characterized by X-ray fluorescence, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and BET surface area analysis using nitrogen adsorption isotherms. The presence of fluorapatite was detected as the main crystalline phase in the residue, jointly with considered amounts of silica, alumina, and phosphorus in oxide forms. The SAPO-11 prepared using aluminum hydroxide as Al source, P₂O₅/SiO₂ molar ratio of 3.6 and Si/Al ratio of 0.14, at crystallization time of 72 h, achieves a yield of 75% with a surface area of 113 m²/g, showing that the residue from a fluorescent lamp is an alternative source for development of new materials based on Si, Al, and P.     

ZSM-5分子筛的粒径可控合成及其在甲醇转化中的催化作用

以四丙基氢氧化胺为模板剂、聚乙二醇为添加剂,水热合成了粒径在0.1～14 μm且分布均一的ZSM-5分子筛,并采用XRD、SEM、BET、Py-IR、NH₃-TPD和ICP等技术对其进行了表征,考察了不同粒径分子筛在甲醇转化制碳氢化合物反应中的催化作用。结果表明,通过调变PEG添加量、硅源种类和水含量以及控制陈化和晶化条件,可以在较大范围内调变分子筛晶粒尺寸。随着粒径的减小,ZSM-5晶粒的聚集程度、比表面积和Si/Al比提高,而结晶度、BrØnsted酸浓度和总酸量有所下降。在甲醇催化转化制碳氢化合物的反应中,粒径为0.1 μm的分子筛催化稳定性最好;随着粒径的增大,其稳定性逐渐下降,粒径为14 μm的分子筛催化剂寿命明显降低。同时,粒径对甲醇转化产物分布也有较大影响;小粒径分子筛有利于生成轻质烃类(C₁～C₄),而大粒径分子筛对C₅以上烷烃和芳烃的选择性较高。     

不同加铝方式对SAPO-34分子筛合成及MTO催化性能的影响

在水热合成体系中,以三乙胺(TEA)和四乙基氢氧化铵(TEAOH)为混合模板剂,考察了在初始凝胶形成过程中铝源的加入方式对合成SAPO-34分子筛及甲醇制烯烃(MTO)催化性能的影响;通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、氮气等温吸附脱附(BET)、²⁹Si固体核磁(²⁹Si MAS NMR)、氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)等方法对合成产物进行物性表征,并研究了其在甲醇转化制烯烃(MTO)反应中的催化性能。结果表明,随着首先加铝量的增加,粒径有逐渐变小的趋势,且逐渐出现板层状形貌的SAPO-34分子筛;同时,产物分子筛骨架中Si(4Al)配位结构的数量增加,强酸比例在逐渐增大,且酸密度增加;随着强酸比例和酸密度的提高,SAPO-34分子筛在MTO催化反应中的寿命逐渐延长,丙烯选择性逐渐增大而乙烯选择性逐渐减小。     

不同加铝方式对SAPO-34分子筛合成及MTO催化性能的影响

在水热合成体系中,以三乙胺(TEA)和四乙基氢氧化铵(TEAOH)为混合模板剂,考察了在初始凝胶形成过程中铝源的加入方式对合成SAPO-34分子筛及甲醇制烯烃(MTO)催化性能的影响;通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、氮气等温吸附脱附(BET)、~(29)Si固体核磁(~(29)Si MAS NMR)、氨气程序升温脱附(NH_3-TPD)等方法对合成产物进行物性表征,并研究了其在甲醇转化制烯烃(MTO)反应中的催化性能。结果表明,随着首先加铝量的增加,粒径有逐渐变小的趋势,且逐渐出现板层状形貌的SAPO-34分子筛;同时,产物分子筛骨架中Si(4Al)配位结构的数量增加,强酸比例在逐渐增大,且酸密度增加;随着强酸比例和酸密度的提高,SAPO-34分子筛在MTO催化反应中的寿命逐渐延长,丙烯选择性逐渐增大而乙烯选择性逐渐减小。     

晶种和溶剂对复合分子筛形成的影响

采用包埋法合成ZSM-5/SAPO-5核壳结构复合分子筛,研究了凝胶组成对该材料性能的影响,并利用X射线衍射和扫描电镜等手段对其进行了表征。结果表明,合成的分子筛是以ZSM-5为核,SAPO-5为壳的双结构复合分子筛。通过向凝胶中加入晶种或者调节溶剂性质可以明显改变复合材料的结晶度和颗粒形貌。引入晶种合成材料的颗粒形貌以椭圆型为主,分子筛的结晶度增加;以醇和水混合物为溶剂合成分子筛的颗粒仍以球形为主,分子筛的结晶速率降低,结晶度的最高值降低。     

Crystallization of ZSM-12 Zeolite with Different Si/Al Ratio

In this work the acid properties of a series of HZSM-12 zeolites with different Si/Al ratio were studied. The ZSM-12 crystals were synthesized by the hydrothermal method starting from a gel with the following molar composition: 20MTEA:10Na₂O:x Al₂O₃:100SiO₂:2000H₂O, with x = 0.50, 0.67, 1, 1.25 and 2, respectively. The gels were crystallized at 140^∘C for 6 days, then washed, dried and calcined to remove the MTEA template. The samples were ion-exchanged with an ammonium chloride solution and calcined again to obtain the zeolites in the acid form. The materials thus obtained were characterized by XRD, SEM, BET, TG and n-butylamine adsorption. The Si/Al ratio in the reaction mixture affects the amount of zeolite produced and the size of the particles. The XRD analysis indicated that the ZSM-12 zeolite crystallizes in a pure form only with Si/Al ratio above 33. The SEM analysis showed the presence of crystallites with very well defined prismatic shapes. The removal of the MTEA of the pores of the ZSM-12 by TG indicated that there are two kinds of internal sites occupied by MTEA inside the structure. The BET area of the ZSM-12 decreases proportionally with the crystallinity of materials. The desorption of n-butylamine showed that the acid site density is proportional to aluminum content, but the Si/Al ratio shows little influence on the relative strengths of these sites.     

SAPO-18/SAPO-34共晶分子筛的合成及表征

以三乙胺(TEA)和N,N-二异丙基乙胺(DIEA)为双模板剂经恒温水热晶化法合成了SAPO-18(AEI结构)与SAPO-34(CHA结构)两相共生的SAPO分子筛. 考察了DIEA用量、 硅铝比及晶化时间等因素的影响, 并通过X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)和氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)等手段对所得样品的晶相、 形貌和酸性进行了表征. 结果表明, 当n(DIEA)/n(Al₂O₃)=0.2, n(SiO₂)/n(Al₂O₃)=0.6, 晶化时间为4 d时, 得到形貌规整, 结晶度高且AEI/CHA结构比为74:26的共生相SAPO分子筛. 随着晶化时间的延长, SAPO-18在AEI/CHA共生相中所占比例逐渐上升, 表明SAPO-5, SAPO-34和SAPO-18三者中SAPO-18的热力学稳定性最高. 二甲醚制烯烃(DTO)催化性能测试结果表明, AEI/CHA共晶结构比为74/26的共生相分子筛具有较高的催化活性和双烯(C₂⁼+C₃⁼)选择性(84.29%), 同时积碳生成速率较慢.     

AlMCM-41介孔分子筛的合成及表征

以拟薄水铝石为铝源、水玻璃为硅源、十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,在110℃时水热晶化合成了含Al的MCM-41介孔分子筛.采用X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附、固体29Si、27Al魔角旋转核磁共振技术(MASNMR)、扫描电镜(SEM)及吡啶吸附傅里叶变换红外(FTIR)光谱技术对AlMCM-41分子筛进行了表征.结果表明:AlMCM-41分子筛具有六方排列的孔道结构,同时具有很高的相对结晶度、比表面积和孔容,且孔分布单一;AlMCM-41分子筛中Si原子在骨架内键合的程度更高,使AlMCM-41分子筛具有更好的骨架晶化程度;同时具有四配位骨架铝,使AlMCM-41介孔分子筛具有适当的酸性.