杂原子介孔Ce-MCM-41分子筛的制备及其吸附脱除甲硫醚性能

以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,硝酸铈为铈源,采用水热法合成了杂原子介孔分子筛Ce-MCM-41。XRD和FT-IR表征结果表明,当加入的Ce/Si物质的量比小于0.04时合成了规整有序的介孔结构,并将Ce原子引入到MCM-41骨架中。N₂吸附-脱附测试获得MCM-41和Ce-MCM-41(Ce/Si物质的量比为0.04)的平均孔径分别为2.82和2.46 nm,孔容分别为0.762 1和 0.689 4 m³/g,BET比表面积分别为986.42和756.8 m²/g。NH₃-TPD表征结果表明,Ce-MCM-41的酸性要明显强于MCM-41,但两种分子筛的酸性均较弱。利用合成的MCM-41和Ce-MCM-41吸附脱除甲硫醚浓度为58 μg(甲硫醚)/g的甲硫醚/氮气混合气中的甲硫醚。甲硫醚分子尺寸的模拟结果为0.464 8 nm,可以很容易地进入分子筛的介孔孔道中。由于Ce-MCM-41分子筛具有较多的酸量,其硫吸附容量7.52 mg(S)/g明显高于MCM-41的4.57 mg(S)/g。MCM-41和Ce-MCM-41都具有较好的再生性能,再生3次后硫吸附容量仍可恢复到初始容量的80%,分别为3.52和 5.86 mg(S)/g。     

高硅分子筛ZSM-23的合成及表征

采用静态水热晶化法以吡咯烷为模板剂,合成出结晶度良好的ZSM-23分子筛晶体.对合成条件的研究结果表明,合成的关键是避免ZSM-35分子筛的生成.当n(Si)/n(Al)=25～110,n(H20)/n(SiO2)=1.3～4.8,n(pyr.)/n(SiO2)=0.12～0.5时,均能稳定生成ZSM-23分子筛晶体.当n(Si)/n(Al)>110时,不能得到分子筛晶体;当n(Si)/n(Al)<25时,生成的是ZSM-35分子筛晶体.采用XRD,SEM,TG-DTA,FTIR等技术,对合成的ZSM-23分子筛晶体的形貌,以及影响分子筛合成的因素进行了详细的研究.     

ERB-1分子筛的合成与表征

 分别以白炭黑、硼酸和氢氧化钠为硅源、硼源和碱源,以六亚甲基亚胺为模板剂,系统地研究了硅硼比、碱量、模板剂用量和水量对合成ERB-1分子筛的影响,并采用N2物理吸附、吸附NH3的程序升温脱附、热重和差热分析、 X射线衍射和傅里叶变换红外光谱等手段对样品的表面性质、酸性和热稳定性进行了表征. 结果表明,合成ERB-1分子筛较好的原料组成为 n(SiO2)/n(B2O3)=0.6～2, n(H2O)/n(SiO2)=40, n(NaOH)/n(SiO2)=0.1～0.2和n(HMI)/n(SiO2)=0.8～1; ERB-1分子筛上的酸中心以弱酸为主,且酸强度较低; ERB-1的结构在800 ℃以下保持稳定.     

杂原子介孔Co-MCM-41分子筛的制备及其柴油深度吸附脱碱氮性能

以硝酸钴为钴源,采用水热法合成了MCM-41和不同Co含量的Co-MCM-41分子筛,并利用XRD、FT-IR和低温N2吸附-脱附等方法对合成的分子筛进行表征。当加入的Co/Si物质的量比达到0.1时,依然能够成功合成具有规整有序的介孔结构的Co-MCM-41。MCM-41和Co-MCM-41静态吸附脱除0#柴油中碱氮的实验结果表明,Co/Si物质的量比为0.06的Co-MCM-41(2)分子筛的吸附容量最大,达到5.324 mg(N)/g分子筛,明显高于MCM-41分子筛的吸附容量2.532 mg(N)/g,说明Co进入MCM-41分子筛骨架后显著提高了分子筛的吸附脱除碱氮能力。当加入的Co/Si物质的量比大于0.06时,分子筛吸附脱除柴油中碱氮的能力反而下降,这是由于加入过多Co会使其以Co3O4形式高度分散在分子筛孔道中,堵塞了吸附活性位,使其无法与碱性氮化物接触造成吸附脱氮能力下降。动态吸附脱除0#柴油中碱性氮化物的结果表明,每克CoM CM-41(2)分子筛可将35 m L柴油的碱氮从147.54μg/g吸附脱除到10μg/g以下,吸附容量为4.2 mg(N)/g(吸附剂),由于动态吸附的接触时间较短使MCM-41失去了吸附脱氮能力,说明Co-MCM-41(2)对柴油中的碱氮具有较好的选择性。     

Ce改性对Y型分子筛酸性及其催化转化性能的调变机制

采用液相离子交换(LPIE)法制备了不同离子交换度的CeY分子筛. 运用电感耦合等离子发射光谱(ICPAES)、X射线衍射(XRD)、N₂吸附等温线和氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)等方法对其进行表征, 采用原位傅里叶变换红外(in situ FTIR)光谱技术分别以吡啶和噻吩作为探针分子研究了Ce改性对Y型分子筛酸性能和催化转化性能的影响规律. 结果表明, Ce离子改性不改变Y 型分子筛晶体的基本骨架, 但改变其精细结构. 分子筛改性过程中Ce物种优先定位于方钠石(SOD)笼, 随着稀土离子含量增大, 逐渐出现在超笼中. Ce离子交换过程中产生一定量的Brönsted (B)酸中心, 且其量与强度随着Ce含量的增大均呈现先增加后平稳的趋势. 同时, Ce离子交换产生与非骨架铝物种和铈物种有关的两种强度不同的Lewis (L)酸中心, 且两者均随着Ce含量的增大而增大. 噻吩吸附红外光谱表明, 由于Ce离子改性产生的强B酸中心可导致噻吩在室温条件下即可发生质子化反应, 质子化的噻吩分子可进一步发生低聚反应. 而稀土物种与B酸中心的协同作用有利于低聚反应的发生.     

嫁接Al改性MCM-41介孔分子筛催化合成双酚F

以十六烷基三甲基溴化铵和正硅酸乙酯为原料,合成纯硅MCM-41介孔分子筛。再利用九水硝酸铝为改性剂来嫁接改性纯硅MCM-41介孔分子筛,NH3-TPD结果表明,嫁接后的AlMCM-41产生了中强酸。用改性后不同n(Si)/n(Al)的AlMCM-41催化合成双酚F,在n(苯酚)/n(甲醛)=30、反应时间5 h、反应温度90℃、m(甲醛)/m(AlMCM-41)=7的反应条件下,在一定范围内,双酚F的产率随Al含量增加而增加,但在n(Si)/n(Al)50时,双酚F的产率反而下降,当n(Si)/n(Al)=50时,双酚F的产率最高,为42.28%。     

Mn/Al-SBA-15的制备及吸附脱硫性能

以嫁接法制备的Al-SBA-15为载体,醋酸锰为活性组分前驱体,通过浸渍法制备Mn/Al-SBA-15吸附剂。利用X射线衍射(XRD)、N₂吸附-脱附、NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)、吡啶-原位傅里叶变换红外(Py-FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段对吸附剂进行分析,以模拟汽油中噻吩的脱除反应为模型反应考察了吸附剂的吸附性能,确定了吸附剂的最佳Al/Si物质的量比,并结合表征结果对吸附剂脱硫过程进行机理探讨,最后研究了吸附剂的再生性能。实验结果表明,当Al/Si(mol ratio)为1:45时,吸附剂脱硫性能最高;吸附剂主要通过酸碱作用吸附噻吩分子;Al的引入提高了吸附剂的结构稳定性,从而提高了吸附剂的再生性能。     

新型八元环孔结构分子筛Cu/SAPO-35应用于NH_3-SCR的研究

采用六亚甲基亚胺(HMI)为模板剂,合成了新型SAPO-35分子筛,研究发现SAPO-35的酸性随着硅铝摩尔比增加[n(SiO_2)/n(Al_2O_3)=0.3,0.5,0.7]呈现先增加后降低的趋势,当n(Si)/n(Al)=0.7时,部分Si将发生SM3取代,进而降低SAPO-35酸量.进一步采用旋转浸渍法和离子交换法对SAPO-35进行改性,制得Cu/SAPO-35催化剂,并研究了其催化氨气选择性还原(NH3-SCR)反应的性能.催化剂表征结果表明,Cu主要以Cu~(2+)离子形式存在于离子交换法制备的Cu/SAPO-35中,因此其NH3-SCR催化性能更优良.基于液相离子交换法,进一步研究了不同硅铝比[n(SiO_2)/n(Al_2O_3)=0.3,0.5,0.7]SAPO-35原粉酸性对所制备Cu/SAPO-35催化剂NH_3-SCR反应活性的影响,结果表明,分子筛原粉强酸量越大,制得的Cu基催化剂中Cu~(2+)离子含量越高,从而催化剂的SCR活性、N_2选择性更优.     

CeY分子筛中有效脱硫物种活性位的构建及其吸附机理研究

以不同焙烧温度和Ce负载量的CeY分子筛为研究对象,运用XRD及N_2吸附表征其织构性质;运用吡啶吸附红外光谱法剖析了分子筛中活性位的化学属性;采用固定床评价其对噻吩模拟油的吸附脱硫性能及芳烃和烯烃对噻吩脱除的影响;并结合红外光谱和GC-SCD技术分析了其脱硫机制。结果表明,CeY样品经150℃焙烧后,其超笼中具备高含量的B酸和Ce羟基化物种活性位,两者协同增强了噻吩低聚反应能力,进而提高了其吸附穿透硫容量(18.45 mg (S)/g);而提升焙烧温度和Ce负载量会严重降低其有效活性位的数量,削弱了噻吩低聚反应能力,其吸附穿透硫容量显著减小(4.03 mg (S)/g)。当加入烯烃和芳烃后,CeY-12.3-150吸附剂对含低浓度(质量分数)1-己烯(1.0%)和苯(0.1%)的噻吩模拟油依旧保持较高吸附穿透硫容量;但随两者含量的持续增加,其硫容量急剧下降。其主要分别归因于噻吩烷基化反应的发生及“S-H”键的作用模式。     

Zr-FSM-16中孔分子筛的合成及其对苯羟基化的催化性能

 以十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)为模板剂,合成出Zr-FSM-16中孔分子筛,并采用XRD,IR和BET等对分子筛进行了表征. 考察了Zr掺杂量和pH值等因素对分子筛结构的影响,并考察了合成出的Zr-FSM-16分子筛对苯羟基化反应的催化性能. 结果表明,Zr能有效地嵌入FSM-16的骨架之中,但Zr的嵌入对分子筛中孔结构的形成具有一定的不利影响,随着Zr嵌入量的增加,分子筛的长程有序度会下降; pH值对分子筛中孔结构的形成也具有十分显著的影响,在n(Si)/n(Zr)=40的条件下, pH＜12.5时,有序度随着pH值的升高而升高,pH＞12.5时则相反. 一般在n(Si)/n(Zr)＞40时,催化剂均能保持较好的六方晶体结构和较大的比表面积; n(Si)/n(Zr)＜20时,则较难形成中孔结构. Zr-FSM-16对于苯的羟基化反应具有良好的催化性能,催化活性和选择性均随Zr嵌入量的增加而升高,n(Si)/n(Zr)=40时,苯酚的选择性可达65%以上.     

烯烃对噻吩在介孔分子筛Al-MCM-41活性位物种上吸附脱硫机制的影响

采用后嫁接法制备了不同铝负载量的Al-MCM-41分子筛。运用XRD、N₂吸附-脱附、NH₃-TPD、Py-FTIR等方法对分子筛进行物性表征,利用固定床评价其对噻吩的吸附性能。通过将分子筛吸附噻吩能力与分子筛的酸性质及织构性质进行关联,考察烯烃存在对Al-MCM-41活性位物种吸附脱硫机制的影响。结果表明,铝物种的引入即产生了B酸中心,也同时产生了两种类型的L酸中心L₁和L₂。引入低含量铝物种利于形成B酸中心和L₁型酸中心,引入高含量铝物种利于形成L₂型酸中心。其中,L₂型酸中心对噻吩的吸附效果最佳。烯烃和噻吩在B酸中心发生竞争吸附和催化转化反应,且催化转化反应占主导地位。L₂酸中心的存在促进了B酸中心上的催化转化反应,其所生成的大分子硫化物取代噻吩吸附在分子筛酸活性中心上提高了Al-MCM-41分子筛的饱和吸附硫容量。     

Hydrolysis of DNA by cerium(IV)/EDTA complex

Homogeneous solutions are formed from equimolar amounts of Ce(NH₄)₂(NO₃)₆ and EDTA. These solutions hydrolyze single-stranded DNA far more efficiently than double-stranded DNA. In contrast, Ce(IV) hydroxide gel, obtained in the absence of EDTA, hydrolyzes both single-stranded and double-stranded DNAs at almost the same rates. In order to achieve this substrate-specificity sufficiently, the mole ratio of EDTA to Ce(NH₄)₂(NO₃)₆ must be 1.0 or greater. By using this remarkable specificity of Ce(IV)/EDTA complex, gap-site in substrate DNA is selectively hydrolyzed. The scission-site is modulated by use of appropriate combination of oligonucleotide additives. The reactions have been kinetically analyzed.     

铈改性Silicalite-1分子筛催化剂上甲醇制丙烯反应性能研究

采用浸渍法制备了Ce改性的Silicalite-1分子筛催化剂,利用XRD、N2吸脱附、Py-FTIR和NH_3-TPD等手段对催化剂进行了表征;针对甲醇转化制丙烯(MTP)反应,在常压、450℃和质量空速为9.6 h-1的反应条件下,利用连续流动固定床微型反应评价装置,考察了CeO_2负载量对CeO_2/Silicalite-1催化性能的影响。结果表明,与HZSM-5分子筛(SiO_2/Al_2O_3(molar ratio)=200)相比,Silicalite-1分子筛具有更高的丙烯选择性和催化稳定性。Ce的引入可有效调节Silicalite-1分子筛的酸性质和孔结构;合适浓度的Ce改性处理(CeO_2负载量(质量分数)为5.0%)使得Silicalite-1的强酸量降低,其丙烯选择性(质量分数)和催化稳定性分别由原来的31.9%和51 h增加到38.2%和72 h。     

Effect of the Si/Al ratio of HZSM-5 zeolite on the production of dimethyl ether before and after ultrasonication

A series of as-synthesized HZSM-5 zeolites with different Si/Al ratios (25, 90, 120, 240 and 400) were post-treated by ultrasonication for an optimum time of 60 min. The morphology, acidity and textural properties of HZSM-5 were characterized with XRD, SEM, N₂ adsorption and NH₃-TPD techniques. The catalytic performance was evaluated by dehydration of methanol to dimethyl ether (DME), which is a promising gaseous automotive fuel in future. It was found that the Si/Al ratio of HZSM-5 had considerable impacts on its catalytic performance for dehydration of methanol to DME. Its activity increased with decreasing Si/Al ratio from 400 to 25. Ultrasonication of HZSM-5 could significantly improve its catalytic performance.     

噻吩在稀土离子改性Y型分子筛上吸附与催化转化研究

以NaY、HY、液相Ce离子交换改性Y分子筛(L-CeY)和稀土离子改性超稳Y分子筛(HRSY-3)为研究对象,运用XRD、N₂吸附、NH₃-TPD和Py-FTIR表征样品的物化性能;采用原位红外光谱技术与程序升温脱附-同步质谱检测联用技术(TPD-MS)研究噻吩在活性中心上的吸附及催化转化行为.结果表明,稀土离子改性不改变分子筛晶体的基本结构但改变其精细结构,并形成一定的介孔,同时降低分子筛强酸位的强度,并生成与稀土离子物种有关的弱L酸位.REY与HY均可通过B酸中心的质子化作用活化噻吩,而稀土离子物种促进氢转移反应及低聚反应的进行,进而利于噻吩裂化反应的进行.     

多级孔ZSM-5分子筛的制备及催化噻吩烷基化性能研究

用不同浓度的Na₂CO₃溶液处理ZSM-5分子筛,采用XRD、XRF、SEM、N₂吸附脱附及NH₃-TPD方法对处理前后的ZSM-5分子筛进行表征,并考察了Na₂CO₃溶液处理对ZSM-5分子筛孔结构、酸性以及噻吩烷基化性能的影响。结果表明,Na₂CO₃溶液处理在保持ZSM-5分子筛微孔骨架结构的同时,增加了ZSM-5分子筛的比表面积、外表面积和介孔体积,并调变了酸性。Na₂CO₃溶液处理提高了ZSM-5分子筛催化剂的噻吩烷基化活性和噻吩选择性。一定反应条件下,随着Na₂CO₃溶液浓度增加,多级孔ZSM-5分子筛的噻吩烷基化性能逐渐提高,而噻吩选择性先增加后下降。当Na₂CO₃溶液浓度为2 mol/L时,分子筛的噻吩转化率和噻吩选择性分别为81.26 %和73.15%。当Na₂CO₃溶液浓度为3 mol/L时,噻吩转化率和选择性分别为90.57 %和72.59%。     

基于钛锡载体的SCR低温脱硝催化剂的表面性质研究

采用共沉淀法制备TiO₂-SnO₂固溶体,浸渍法负载CeO₂得到一系列xCeO₂/TiO₂-SnO₂负载型催化剂,在模拟NH₃选择性催化还原NO_x(NH₃-SCR)反应条件下考察催化剂低温脱硝活性。通过X射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、程序升温还原(H₂-TPR)、程序升温脱附(NH₃-TPD)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、原位漫反射傅里叶变换红外光谱(in situ DRIFTS)等表征技术,研究了氧化铈负载后催化剂的微观结构、表面物种的存在状态、表面酸位等表面性质及NH₃吸附特性。结果表明,Ce:Ti物质的量比为0.1时,催化剂催化脱硝反应活性最高,同时具有较宽的温度窗口(250~300℃)和热稳定性;铈的过量负载会导致催化剂比表面积减小、活性窗口变窄,同时其氧化还原能力和NH₃吸附能力也减弱。NH₃-TPD结果显示,CeO₂的负载导致催化剂NH₃在弱酸及中等酸位的吸附显著增强,与催化剂NH₃-SCR最佳反应物温度降低有关。in situ DRIFTS表明,xCeO₂/TiO₂-SnO₂催化剂的Lewis酸位和Brønsted酸位强度均明显增强,同时,在1657~1666cm^-1处出现新的Brønsted酸位,参与SCR反应的主要物质是NH₄⁺分子。     

苯和1-辛烯对Ce(IV)Y分子筛选择性吸附脱硫的影响

选取苯和1-辛烯作为模拟汽油中的芳烃和烯烃, 分别研究它们对Ce(IV)Y分子筛选择性吸附脱硫的影响. 结果表明, 吸附剂的选择性吸附脱硫性能随着模拟油中苯和1-辛烯含量的增加而显著降低. 借助傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外漫反射光谱(UV-DRS)技术研究发现, Ce(IV)Y分子筛对苯和1-辛烯的吸附模式及影响脱硫的机理是不同的. Ce(IV)Y分子筛阳离子和苯形成π络合作用, 作用力较弱, 容易脱附; 而与1-辛烯的双键发生σ-π络合, 不容易脱附. 在Ce(IV)Y分子筛选择性吸附含苯模拟油中的硫化物时, 由于苯的存在, 苯和噻吩在分子筛表面存在严重竞争吸附, 影响了吸附剂的选择性脱硫. 而在含1-辛烯的模拟油中, 由于1-辛烯直接和分子筛发生强相互作用, 占据了吸附剂的活性位, 导致Ce(IV)Y分子筛的脱硫性能显著降低.