ZSM-5沸石骨架铝迁移规律的研究 Ⅲ.ZSM-5沸石骨架铝迁移的可逆性

考察了水热条件下HZSM-5沸石骨架铝的迁出,气-固或液-固反应条件下外界铝进入骨架的影响因素及表面性质的变化。发现在相同的条件下,随ZSM-5沸石硅铝比的增加,铝迁入骨架的比率增大;经水热处理后较相同数量级硅铝比的未经处理的沸石的铝迁入骨架速率快,结合骨架铝迁移的机理对此现象进行了讨论。在400℃气-固反应时,进入沸石骨架的铝量达400—600℃总量的75—80％,和在400℃水热处理时骨架铝的迁脱量相当(80％),这部分铝主要对应于强酸中心位,说明沸石骨架中对应于酸中心较强而稳定性较弱的铝易迁出也易迁入,表明酸性中心是可逆的。     

ZSM-5沸石骨架铝迁移规律的研究 Ⅰ.水热处理条件及沸石硅铝比的影响

利用XRD,~(27)Al MASNMR,IR和 NH_3-TPD等技术考察了水热处理温度、水热气氛及沸石硅铝比,在水热条件下对ZSM-5沸石骨架铝的迁移和表面酸性的影响,发现随着水热处理温度的升高,沸石表面酸性的变化和骨架铝的迁脱量有很好的对应关系,400℃时骨架铝迁脱量为600℃迁脱量的80％;表面强酸中心的递减速率较弱酸中心快。提高沸石硅铝比和在碱性水热气氛中处理可以减缓骨架铝的迁脱,保留了较多的酸性中心,在酸性气氛中则骨架铝的迁脱加速。     

无粘结剂ZSM-5沸石催化剂骨架脱铝改性的研究

对比了无粘结剂和有粘结剂ZSM-5沸石催化剂的吸附性质, 证实前者的优良品质. 以27Al固体核磁共振(MAS NMR)考察了盐酸处理、水蒸气处理及水蒸气-盐酸相结合处理后无粘结剂ZSM-5沸石催化剂的骨架脱铝行为以及非骨架铝的状态. 以X射线粉末衍射(XRD), X射线荧光光谱(XRF), 低温氮吸附, NH3-TPD和吡啶吸附原位红外光谱(in situ IR)等详细表征了骨架脱铝对其晶体、元素组成及孔结构、表面强(S)酸与弱(L)酸、Brönsted(B)酸与Lewis(L)酸酸量分布等影响. 揭示了水蒸气处理的深度骨架脱铝强烈地调变沸石的结构和表面酸性的本质, 证明了该处理方式对调变S酸和B酸起主导作用.     

热分解型HZSM-5沸石的酸性Ⅱ.酸性的来源和脱OH作用

本文用0.1NNaOH和3NNaCl溶液分别处理HZSM-5沸石,并由电位滴定法测定其酸度值,NH_4ZSM-5沸石随热处理温度递增脱RNH_2形成HZSM-5沸石的过程以及HZSM-5沸石的脱OH作用均由DTA-TG曲线记录。结果表明,HZSM-5沸石的表面H~+与H_2O分子结合形成H~+(H_2O)_x品种H~+是佛石酸性的主要来源。HZSM-5沸石的脱OH作用在～460到800℃温度区间内发生,并且得出结论,L酸中心在水的作用下不能转变为B酸中心。随着HZSM-5佛石脱OH作用的增加,它的憎水性增强。此外,灼烧温度增加,HZSM-5沸石的B酸中心和L酸中心均随之减少。     

合成高硅铝比的ZSM-5沸石的新过程

ZSM-5沸石是美国Mobil公司最早在(TAA)__2O—Na_2—Al_2O_3—SiO_2—H_2O体系中合成的,其SiO_2/Al_2O_3比可在相当大的范围内变化。1977年美国联合碳化物公司从上述体系不加铝合成了纯硅沸石,称做“Silicalite”,具有与ZSM-5沸石相同的骨架结构,被认为是ZSM-5沸石系列的最后一个成员.由于它基本上不含铝和基本上没有阳离子位置,所以显示有高度的亲有机物和疏水特征,能够将有机物从水中分离出来.     

硅铝比对HZSM-5沸石骨架振动的影响

本文利用红外光谱方法研究了硅铝比对HZSM-5型沸石骨架振动的影响。发现1230cm~(-1)附近的谱带波数随铝的克原子分数增加呈线性减少。当逐步加热,骨架结构被破坏后,1230cm~(-1)附近谱带消失。由此认为该谱带应归属为HZSM-5型沸石中硅(铝)氧四面体间外部连接的反对称伸缩振动。     

ZSM-5沸石催化剂外表面的化学修饰

通过离子改性、水热处理、表面毒化及预积炭等方法均可提高ZSM-5沸石的择形催化性能.上述方法在改变沸石孔道结构时也明显地改变了沸石的表面酸性质.近年来,采用化学修饰的方法对沸石表面和孔口进行调变的研究已有一些报导.杨儒等用硅烷或SiCl_4等进行气相硅烷化,除缩小孔口尺寸外,还产生了骨架脱铝补硅作用,导致表面酸性质发生变化.王清遐等用正硅酸乙醇浸渍(ZSM-5沸石,随着硅的载入量增加,催化剂酸量和反应活性均降低,而对位选择性增加.Murakami用正硅酸甲     

直接法ZSM－5沸石分子筛骨架铝的迁脱规律

直接法ＺＳＭ┐５沸石分子筛骨架铝的迁脱规律张悝项寿鹤刘上垣王敬中李赫日亘（南开大学化学系，天津３０００７１）关键词直接法，ＨＺＳＭ－５沸石，脱铝，水热处理ＨＺＳＭ－５沸石分子筛骨架铝的迁脱与其催化活性和稳定性密切相关．汪树军等［１］的研究得到了一些有...     

不同骨架结构的沸石对环已烯催化转化选择性的影响

用脉冲催化色谱法以环己烯转化为模型反应考察了镧氢Y,氢型 ZSM-5,氢丝光沸石,铝交链蒙脱土和无定形硅酸铝的骨架异构化和氢转移反应选择性,考察了酸型、酸强度对反应的影响,以及已用过的催化剂的热脱附产物.结果表明,各种沸石的骨架异构化反应选择性的顺序为:HZSM-5>HM>SIO_2·Al_2O_3>AlCLM>LaHY,而氢转移选择性的顺序正好相反,这种差别主要与它们的孔道结构有关。     

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%。     

β-沸石骨架铝化改性的红外光谱

β沸石是以有机胺为模板剂合成的高硅沸石．为在孔道中进行吸附和催化反应,通常是在空气中 (５５０℃ )进行焙烧,将有机胺脱除并使质子酸中心形成．但这种脱模板剂方法,会造成骨架脱铝［１ -４］,使质子酸中心显著减少．β沸石固有结构中存在着孔道位错和结构空穴,空气中焙烧脱有机胺可能会进一步损伤沸石的骨架结构［４,５］．沸石骨架改性已发展了多种铝化方法［６ -８］．有的研究工作表明,通常用红外光谱和ＭＡＳＮＭＲ表征的非骨架铝,在温和的条件下,例如回馏温度下的离子交换或者在较低温度下 (１００℃或室温 )与碱反应就可…     

阳离子改性HZSM-5沸石上低碳醇转化为芳烃

低碳醇等含氧化合物能在HZSM-5上选择转化为汽油和芳烃.HZSM-5用某些阳离子改性可提高甲醇和乙醇的芳构化活性.本文研究了阳离子改生HZSM-5沸石的酸性质变化与低碳醇芳构化反应性能之间的关系. 1.催化剂制备:将直接法ZSM-5原粉制成氢型(HZ),SiO_2/Al_2O_3为37.再用离子交换法进行改性,制得Cu,Zn,Cd,Mn和Ga改性沸石,代号和金属含量(％)分     

低温水热处理对HZSM-5沸石结构和催化性能的影响

用XRD,IR,XPS,程序升温脱附(TPD)、低温氮吸附、TG积炭反应和常压脉冲与连续流动微反色谱装置研究了低温(573～823K)水热处理 HZSM-5沸石的结构和表面性质的变化,考察了沸石催化剂活性和稳定性的变化规律。结果表明,经低温水热处理后,HZSM-5沸石的结构没有大的改变,XPS结果表明在723K出现脱铝作用,在773K以上晶胞体积略有收缩,但未出现晶体对称性变化,NH_3-TPD和IR数据表明随水热处理温度提高,表面总酸减少,强酸中心呈线性下降,水热处理使表面B酸中心数大幅度减少,正己烷、庚烯和甲醇的转化反应表明673K处理的沸石具有最高催化活性,产物中芳烃和C_(5+)脂肪烃选择性均呈现最大值和最小值,沸石催化活性增大现象出现在沸石脱铝作用之前,此时表面B,L酸中心数接近相等,高于673K处理使催化剂稳定性显著增加。     

H(Fe)ZSM-5分子筛的合成、表征及其催化性能的研究

用水热法合成出含铁ZSM-5沸石,并对其物相、外貌、结构组成、吸附、表面酸性和催化活性等性能作了测试。ESR和XPS测定结果表明Fe~(3+)进入沸石骨架。实验结果表明,表面总酸性较弱,L酸位浓度较大的H(Fe)ZSM-5在甲醇转化反应中有利于低碳烃的齐聚和异构化,而酸性较强的HZSM-5易使低碳烯烃氢转移而生成大量的气态烃。     

红外光谱法研究不同硅铝比的ZSM-5及ZSM-11分子筛的骨架振动

红外光谱法研究分子筛的骨架振动得出了在X、Y等沸石分子筛骨架上振动频率与四面体中铝含量的线性关系^[1]。但未见到有关ZSM-5型的报道.本文用红外光谱法系壳探讨了硅铝比和ZSM-5及ZSM-11的骨架振动频率之间的线性关系,并将由IR得到的SiO₂/Al₂O₃比与化学分析值进行了比较。     

小晶粒ZSM-5沸石的绿色、经济性合成

通过添加少量silicalite-1做为活性晶种在较宽的SiO₂/Al₂O₃比范围内制备得到了小晶粒ZSM-5沸石,对所得样品进行X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),N₂吸附-脱附,氨程序升温脱附(NH₃-TPD)以及吡啶吸附红外(Py-IR)表征。研究结果表明活性晶种能有效导向生成ZSM-5沸石,避免杂晶形成并可减小所得沸石的晶粒尺寸;所得ZSM-5在低硅铝比(SiO₂/Al₂O₃ ratio = 30)时呈纳米颗粒聚集体形貌,具有多级孔道结构性质;在较高硅铝比时(SiO₂/Al₂O₃ ratio = 60–120)呈小晶粒形貌,颗粒尺寸大约200 nm。值得注意的是由胶态晶种引入的少量TPAOH不完全堵塞沸石的微孔孔道,因此所得所有沸石均无需提前焙烧除去模板剂即可进行离子交换得到具有酸性的H型ZSM-5沸石,所得酸性H型ZSM-5沸石具有和常规方法得到的相同SiO₂/Al₂O₃比的ZSM-5相似的酸类型、强度和酸量,在催化甲醇转化制备烯烃时呈现出相似的甲醇转化率和烯烃选择性。与常规ZSM-5制备方法比较,该方法能够大大减少模板剂的使用量,避免了样品离子交换前的焙烧,方法绿色清洁、成本低廉,具有很好的潜在的工业应用前景。     

碱液后处理对纳米ZSM-5沸石孔道和酸度的影响

采用XRD、N2物理吸附、NH3-TPD以及TEM、IR和NMR手段,系统研究了NaOH碱液后处理对低硅铝比纳米ZSM-5沸石(Si/Al摩尔比为14.5、晶粒度为20～50 nm)孔道和酸度的影响.结果表明,在碱液中,低硅铝比纳米ZSM-5沸石主要发生限域脱硅,而且低硅铝比纳米ZSM-5沸石的碱液脱硅难度大于高硅铝比沸石.但在适当的碱液处理条件下(碱硅比为0.19～0.35,温度为60～80℃,处理时间为2～5 h)可以在其晶体内产生大量介孔,增加比表面积和孔容;同时增加弱酸和中强酸的浓度,并提高L酸比例.L酸的大量增加主要是由于产生了裸露的骨架铝(≡Alδ+),这与文献的观点有所不同.     

纳米HZSM-5沸石的骨架热稳定性及其作为催化剂的可再生性

采用高温焙烧和积炭失活-空气烧炭再生方法研究了纳米ZSM-5沸石的骨架热稳定性和用纳米HZSM-5沸石制成的芳构化催化剂的再生重复使用性能,还采用XRD、TG、FTIR、NH3-TPD和N2物理吸附,以及C4液化气固定床临氢芳构化反应对沸石和催化剂样品的物化性质作了表征.结果表明:纳米ZSM-5沸石具有良好的骨架热稳定性,在马弗炉的静止空气气氛中恒温焙烧800℃时仍可保持骨架结构.纳米HZSM-5型芳构化催化剂在C4液化气固定床临氢芳构化反应中不但活性稳定性好,而且可以再生重复使用,具有很高的工业应用价值.     

HZSM-5的表面B酸与催化活性

用离子交换法测定了不同温度下焙烧的HZSM-5沸石表面的B酸量;对用离子交换、TPD及IR等方法测定的酸性结果进行了关联;讨论了表面酸性质对乙酸和乙醇的酯化及乙醇分子间缩合反应活性的影响。结果表明,当焙烧温度低于550℃时,HZSM-5表面的B酸量(0.745—0.727mmol/g)基本上与根据骨架铝计算的理论值(0.735mmol/g)相吻合,说明交换下来的酸与沸石骨架铝密切相关。这部分B酸与HZSM-5的TPD谱图中峰Ⅱ相对应,说明它们是沸石表面的强酸中心,L酸与其它与骨架铝无直接联系的酸是较弱的酸中心。HZSM-5的催化活性随表面B酸量的下降而有规律的下降,而经Na~+充分交换后,用TPD测定的酸量与其催化活性基本无关的事实,说明酯化和乙醇缩合反应主要是在B酸中心上进行的。     

小晶粒ZSM-5沸石的绿色、经济性合成（英文）

通过添加少量silicalite-1做为活性晶种在较宽的SiO_2/Al_2O_3比范围内制备得到了小晶粒ZSM-5沸石,对所得样品进行X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),N_2吸附-脱附,氨程序升温脱附(NH3-TPD)以及吡啶吸附红外(Py-IR)表征。研究结果表明活性晶种能有效导向生成ZSM-5沸石,避免杂晶形成并可减小所得沸石的晶粒尺寸;所得ZSM-5在低硅铝比(SiO_2/Al_2O_3 ratio=30)时呈纳米颗粒聚集体形貌,具有多级孔道结构性质;在较高硅铝比时(SiO_2/Al_2O_3 ratio=60–120)呈小晶粒形貌,颗粒尺寸大约200 nm。值得注意的是由胶态晶种引入的少量TPAOH不完全堵塞沸石的微孔孔道,因此所得所有沸石均无需提前焙烧除去模板剂即可进行离子交换得到具有酸性的H型ZSM-5沸石,所得酸性H型ZSM-5沸石具有和常规方法得到的相同SiO_2/Al_2O_3比的ZSM-5相似的酸类型、强度和酸量,在催化甲醇转化制备烯烃时呈现出相似的甲醇转化率和烯烃选择性。与常规ZSM-5制备方法比较,该方法能够大大减少模板剂的使用量,避免了样品离子交换前的焙烧,方法绿色清洁、成本低廉,具有很好的潜在的工业应用前景。