非碱性介质中全硅分子筛的合成与表征

在非碱性介质中,F-离子存在下,采用水热方法研究了全硅分子筛的合成。以三丙胺、胆碱、三亚乙基二胺和哌嗪为模板剂,合成出具有MFI结构(ZSM-5型)的全硅分子筛。全硅Theta-1和ZSM-39的模板剂分别为1,6-已二胺和四甲基溴化铵。~(29)Si MAS NMR研究结果表明,该体系得到的全硅分子筛具有结晶度高和缺陷少的特点。     

Pr3N—ZSM—5分子筛的合成与表征

硅铝酸盐分子筛的合成一般采用水热晶化法,反应混台物的pH值大于10,并且体系中含有金属离子,分子筛原粉必须通过铵离子交换和焙烧才能转变为氢型催化剂,1986年,Guth等人曾在非碱性介质含氟体系中,在加晶种条件下以三丙胺为模板剂得到ZSM-5分子筛,文献报道的ZMS-5分子筛大单晶的合成均采用四丙基铵离子作模板剂,尚未见到用其它有机分子作为模板剂合成ZMS-5大单晶的报道,我们在非碱性介质含氟体系中以三丙胺直接合成出ZSM-5分子筛,并得到了大单晶。用多种实验技术对三丙胺在ZSM-5分子筛中的存在状态进行了表征。     

用天然沸石合成ZSM-5分子筛

以天然沸石作为硅铝源合成分子筛有着原料丰富、成本低廉等特点.近年来,用天然沸石作为原料合成分子筛的工作已有报道.但合成体系均为碱性介质,并有模板剂.Guth等在非碱体系合成了ZSN-5分子筛.李赫咺等采用直接法,以水玻璃和硫酸铝为原科,成功地合成了ZSM-5分子筛,但在非碱体系和直接法用天然沸石合成ZSM-5分子筛的工作尚未见报道.作者以天然沸石矿为原料,首次采用水热晶化法在非碱体系和直接法合成出ZSM-5分子筛,并对其结构和性能进行了考察.     

非碱性介质中分子筛的合成

分子筛的合成通常是采用含碱金属离子的强碱性体系,通过水热晶化法实现~[1,2]的.得到的分子筛原粉不但必须通过铵离子交换和焙烧才能转变为氢型催化剂,而且在该体系中晶体的粒度也较小.Guth等人~[3]首次报道了在非碱性介质F-离子存在下直接合成铵型ZSM-5的工作.除用四丙基溴化铵合成ZSM-5及其杂原子分子筛外~[4],尚未见到在非碱性介质中合     

无模板剂两步法合成小颗粒ZSM-5沸石团聚体

在无模板剂存在下,以硅酸钠为硅源采用简单的变温两步法,通过控制高温预晶化时间,在转动烘箱中成功合成了小颗粒ZSM-5沸石团聚体.高温预晶化是为了加快反应液的成核,而低温晶化足为了获得小的分子筛晶体.运用X射线衍射,扫描电镜,NH3程序升温脱附和N2吸附-脱附等技术对合成的ZSM-5沸石进行了表征.与一步法合成的微米级颗...     

无胺合成[Fe]ZSM-5分子筛的结构鉴定及其催化性能的研究

不用有机胺为模板剂,在碱性介质中采用水热合成法成功地合成了[Fe]ZSM-5分子筛.用X射线衍射、透射电镜、红外光谱、顺磁共振谱、X射线光电子能谱和穆斯堡尔谱等对其结构进行了表征,结果表明,Fe原子进入了分子筛骨架,并处于四面体的配位环境.在由甲醇转化为汽油的过程中,以本文合成的[Fe]ZSM-5与用有机胺为模板剂合成的[Fe]ZSM-5分子筛为催化剂相比,其活性和选择性几乎相同,且都比通常的H[Al]ZSM-5好,C₅组分以上的选择性大于80%,且芳烃(包括脂环烃)和异构烃的含量达75%以上.     

SAPO—5分子筛的合成与表征

SAPO-5分子筛合成所用的模板剂主要是四丙基氢氧化铵、三乙胺和三丙胺等。目前报道较多的是四丙基氢氧化铵和三乙胺。尚未见以三丙胺(Pr_3N)为模板剂在F~-离子存在下合成SAPO-5分子筛的详细报道。此外,对SAPO-5分子筛合成影响因素的研究还不够系统。本文以三丙胺为模板剂,在F~-离子存在下,合成出SAPO-5分子筛,用多种研究手段进行了鉴定,并对影响合成的诸因素进行了研究和讨论。     

乙醇法合成硼硅Pentasil型分子筛

七十年代,美国Mobil公司^[1]发表了ZSM-5型沸石分子筛的专利,该沸石具有独特的结构和良好的催化性能,在石油化工技术中业已展现出广阔的应用前景.1980年,M.Taramasso^[2]等人用四丙基胺、正硅酸乙酯等原料合成出了四种硼硅分子筛.1981年,作者^[3]在国内首次用有机胶合成出硼硅Pentasil型分子筛(ZSM-5型).本文以水玻璃、白炭黑为硅源,用乙醇取代有机胺,在微量导向剂存在下,合成了硼硅pentasil型分子筛;并用正交实验的方法探讨了合成中诸因素对分子筛结晶度的影响.     

模板剂对ZSM—5分子筛的成孔作用

用不同模板剂合成出不同硅铝比的ZSM-5沸石分子筛。在560℃赶除模板剂,经饱合吸冰后,应用多晶X射线衍射测定各样品的结晶度和晶胞体积。实验结果表明,合成氧化铝含量相同的ZSM-5分子筛时,加入不同的模板剂所得分子筛的晶胞体积不等(或称孔体积不等)。据此可以推测,模板剂对合成分子筛的造孔起支撑和定位的作用。     

以天然矿物为全部硅铝源低成本绿色合成ZSM-5分子筛的研究

ZSM-5分子筛被广泛地应用于催化、吸附分离、离子交换和绿色化工等领域,但目前其合成主要是以无机化学品为硅铝源,从源头来看是非绿色化的过程.我们以热活化的硅藻土和亚熔盐活化的累托土为全部硅铝源,通过调变两种矿物的加入比例调变合成体系的硅铝比,在水热合成体系中制备ZSM-5分子筛.系统地考察模板剂用量、碱度、投料硅铝比、晶化时间等合成条件对产物结构和性质的影响,并对在最优条件下合成的ZSM-5分子筛的物化性质进行了详细地表征,结果表明：以天然矿物为全部硅铝源可以合成出具有较高结晶度、晶粒尺寸约为4 μm的六面体挛晶形貌的ZSM-5分子筛,该分子筛比商业ZSM-5分子筛具有更高的水热稳定性和更优的加氢异构性能.     

IM-5分子筛在Ni-Cu催化剂甲烷热裂解制氢反应中的作用研究

甲烷热裂解制氢并生成高附加值的纳米碳材料,被认为是极具发展前景的氢气生产途径,但高性能催化剂的研发仍存在诸多挑战.我们选择多种载体(TS-1、 IM-5、 Y、介孔SiO₂、 γ-Al₂O₃、 CNTs),采用浸渍法制备Ni-Cu负载催化剂,通过低温N2吸附-脱附、 XRD、 SEM和H₂-TPR等系列表征方法对样品进行分析,考察不同载体对催化剂甲烷裂解制氢和纳米碳材料的影响.实验结果发现,分子筛载体独特的孔道结构有利于金属颗粒的分散,能有效避免反应中界面效应导致的催化剂失活,可提高催化剂反应活性并延长反应寿命,也显著提高了其碳产率.其中以IM-5分子筛为载体的催化剂表现最佳,在反应温度为700℃时, NiCu/IM-5催化剂甲烷转化率高达80%,氢气选择性达100%,反应400 min后活性未见明显降低. NiCu/IM-5催化剂碳产率高达1 446 g_C/g_cat,是NiCu/SiO₂催化剂的5.7倍, NiCu/γ-Al     

TMEDA-Na2O-SiO2-Al2O3-H2O系统沸石的水热结晶

在四甲基乙基二胺(TMEDA)-Na2O-SiO2-Al2O3-HO2系统中,水热反应产物的沸石相,随配料硅铝比提高,依次为Md(丝光沸石),TMEDA-Md,ZSM-35,ZSM-5,ZSM-39及一种我们称为CF-3的新沸石.从沸石的组成,性质,晶体结构与"模极分子"的构型等方面,讨论了TMEDA对诱导上述沸石的生成所起的电荷平衡与孔道充填的共同作用向笼的充填作用的转变.     

高硅沸石合成中四氢呋喃模板作用的初步研究

在四氢呋喃(THF)-Na~2O-SiO~2-Al~2O~3-H~2O体系中,水热条件下合成出的沸石相,随配料硅铝比提高,依次为MOR(丝光沸石),ZSM-35,ZSM-5和ZSM-39,1^3^CCP/MASNMR谱,TG/DTG/DTA和EDX成分分析方法对沸石中的THF进行表征,1^3^C谱化学位移的显著变化,以及THF高的脱除温度,证明作为模板剂的THF分子进入所合成的沸石结构,并与骨架发生强的相互作用。     

碱改性ZSM-11分子筛及其催化裂化增产烯烃性能

通过晶种辅助法合成ZSM-11分子筛,并对其进行碱处理从而制备了改性样品ZSM-11-AT.采用XRD、 N₂吸附和脱附、 XRF、 TEM、 NH₃-TPD和Py-IR等表征手段对样品ZSM-5、 ZSM-11和ZSM-11-AT的物化性质进行了表征和对比分析,发现改性样品ZSM-11-AT的比表面积、孔隙结构和酸性质均得到了改善.采用固定床反应装置对样品的催化裂化性能进行了评价,对样品ZSM-5、 ZSM-11和ZSM-11-AT的反应物转化率和产物分布进行了对比研究.结果表明, ZSM-11和ZSM-11-AT在烯烃乙烯和丙烯产率方面优于ZSM-5.与ZSM-11相比, ZSM-11-AT的催化性能得到了进一步的提高.     

ZSM-5-SBA-15复合分子筛制备及甲苯甲醇烷基化性能研究

采用后合成法制备了ZSM-5-SBA-15复合分子筛,通过XRD、FT-IR、BET、NH₃-TPD及吡啶红外等手段表征催化剂的性质。结果表明,ZSM-5-SBA-15既具有微孔结构又具有介孔结构。吡啶吸附和NH₃吸脱附实验结果表明,ZSM-5微孔分子筛的引入使SBA-15介孔分子筛的酸性增强,但与ZSM-5相比,ZSM-5-SBA-15复合分子筛的酸性位没有改变,酸强度有一定的减弱。用固定床评价了该复合分子筛甲苯甲醇烷基化反应的催化性能。结果表明,与常规ZSM-5相比,ZSM-5-SBA-15表现出了较高的对位选择性。     

制备方法对Mn-Ce/ZSM-5催化剂低温选择性催化还原NO性能的影响

采用浸渍法、氨水共沉淀法和机械混合法制备了Mn-Ce/ZSM-5催化剂, 并研究了其对氨选择性催化还原(NH\-3-SCR)NO反应的催化性能. 结果表明, 采用氨水共沉淀法制备的Mn-Ce/ZSM-5催化剂显示出优越的NH₃-SCR催化活性, 不仅具有好的低温催化活性和宽的反应温度窗口, 而且具有高的热稳定性. 铈的含量对催化活性也存在着明显的影响. 采用X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)和等离子体发射光谱(ICP)等技术对不同方法制备的Mn-Ce/ZSM-5催化剂的体相和表面结构进行了表征. 结果发现, Mn-Ce/ZSM-5催化剂中Ce主要以Ce⁴⁺的形态出现, 并与锰有较强的协同作用. Mn以多种氧化物的形态共存, 采用氨水共沉淀法制备更有利于低价态的锰氧化物Mn₂O₃, Mn₃O₄等的形成, 并且更易于氧物种(O_1s)在催化剂表面富集, 这可能是导致氨水共沉淀法所制备的Mn-Ce/ZSM-5样品活性最佳的原因.     

Ga改性Ga/ZSM-5分子筛的结构、 性质及其催化丙烷芳构化的固体核磁共振波谱研究

采用不同的方法制备了一系列Ga改性的ZSM-5分子筛催化剂, 通过固体核磁共振波谱(ssNMR)技术对催化剂的结构和酸性进行了表征, 并考察了其催化丙烷芳构化的性能. 结合⁷¹Ga NMR、 吸附三甲基磷(TMP)探针分子的一维³¹P 和二维(2D)¹H-³¹P HETCOR NMR实验, 发现物理混合法制备的Ga₂O₃/ZSM-5样品只含有具有较弱Lewis酸性的Ga₂O₃物种, 浸渍法制备的Ga/ZSM-5-ox和浸渍后还原再氧化法制备的Ga/ZSM-5-redo 2种样品上主要以高分散的氧化镓和阳离子Ga物种为主, 而离子交换法制备的Ga/ZSM-5-IE样品上Ga主要以阳离子Ga物种的形式存在, 高分散的氧化镓和阳离子Ga物种都具有更强的Lewis酸性. Ga/ZSM-5分子筛催化丙烷芳构化反应的结果表明, Ga物种与酸性明显影响催化剂的芳构化性能, 丙烷的转化率和芳烃的选择性顺序为 Ga/ZSM-5-IE>Ga/ZSM-5-redox>Ga/ZSM-5-ox>Ga₂O₃/ZSM-5>H-ZSM-5. 2D ¹H-³¹P HETCOR NMR实验结果表明, Ga/ZSM-5催化剂上产生的Br?nsted酸和Lewis酸(阳离子以及高分散Ga物种)的协同作用提高了分子筛的催化反应活性.     

Ozone-Assisted Catalysis of Toluene with Layered ZSM-5 and Ag/ZSM-5 Zeolites

This paper presents a new type of ozone-assisted catalysis for toluene decomposition. The different catalytic activities of ZSM-5 and Ag/ZSM-5 were incorporated into a layered catalyst with a tandem configuration. Instead of increasing the amount of metal catalyst, the layered catalyst was formed, which had an equal amount of bare ZSM-5 and Ag/ZSM-5 and could achieve both high toluene conversion and CO₂ selectivity concurrently. The properties of each catalyst were evaluated with respect to toluene conversion, formation of intermediates, CO₂ selectivity and ozone demand factor. The bare ZSM-5 exhibited higher toluene conversion than the Ag/ZSM-5, while its activity toward deep oxidation was limited. However, the Ag/ZSM-5 was found to be effective for the deep oxidation of reaction intermediates (HCOOH and CO). Separate oxidation tests with HCOOH and CO revealed that the ZSM-5-supported Ag nanoparticles could oxidize the HCOOH and CO in the absence of ozone, which was not possible with the bare ZSM-5. Plausible pathways for the oxidation of toluene with O₃ over ZSM-5 and Ag/ZSM-5 were proposed based on the experimental evidence.     

干粉合成中氟离子对ZSM—5沸石的结构定向作用

考察了Ｎａ２Ｏ－ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３－ＥＤＡ干粉体系中是否加入ＮａＦ以及加入量对产品物相及结晶度的影响。结果表明,当反应体系不加ＮａＦ时,产物为结晶度高的单一晶相的ＺＳＭ－３５沸石,而体系中加入ＮａＦ时,产品中有ＺＳＭ－５沸石物相出现,而且随着ＮａＦ加入量的增加,产品物相完全转化为具有很高结晶度的单一相ＺＳＭ－５沸石。说明氟离子对干粉体系中ＺＳＭ－５沸石的生成具有明显的结构定向作用