用TEAOH-C4H9NO复合模板剂合成SAPO-34分子筛的研究I．SAPO-34分子筛的合成与表征

以吗啉(C4H9NO)为主要模板剂，以少量四乙基氢氧化铵(TEAOH)为辅助模板剂合成了SAPO-34分子筛，并采用X射线衍射、扫描电镜、傅里叶变换红外光谱和热重-差热分析等手段对合成的SAPO-34分子筛进行了表征．结果表明，TEAOH在导向生成SAPO-34分子筛骨架过程中表现活跃，占据了较多的平衡骨架负电荷的位置，而吗啉主要起到填充分子筛孔道的作用．用TEAOH—C4H9NO复合模板剂合成的SAPO-34分子筛，其晶粒远小于单用吗啉模板剂合成的分子筛．     

混合表面活性剂模板法合成立方相介孔含钛氧化硅

自1992年Ｍｏｂｉｌ公司的Ｍ41Ｓ系列介孔氧化硅分子筛问世以来[1,2],借助表面活性剂液晶模板方法合成各种孔结构与不同大小孔径的硅基分子筛材料引起了人们的极大兴趣,目前多数工作仍然集中于六方相的介孔分子筛.具有双连续的三维交织立方排列孔道结构的ＭＣＭ48由于其孔道不易堵塞和良好的骨架结构稳定性[3,4],在催化、吸附和与其为载体的制备等方面具有独特的应用价值.但由于液晶模板形成立方相区的范围非常狭窄,相应的分子堆积比对模板剂分子几何结构要求较苛刻,采用单一表面活性剂为模板剂合成时,条件难以掌握,制备ＭＣＭ48十分困难.Ｈ…     

用TEAOH-C4H9NO复合模板剂合成SAPO-34分子筛的研究Ⅰ.SAPO-34分子筛的合成与表征

 以吗啉(C4H9NO)为主要模板剂,以少量四乙基氢氧化铵(TEAOH)为辅助模板剂合成了SAPO -34分子筛,并采用X射线衍射、扫描电镜、傅里叶变换红外光谱和热重-差热分析等手段对 合成的SAPO-34分子筛进行了表征. 结果表明,TEAOH在导向生成SAPO-34分子筛骨架过程中 表现活跃,占据了较多的平衡骨架负电荷的位置,而吗啉主要起到填充分子筛孔道的作用. 用 TEAOH-C4H9NO复合模板剂合成的SAPO-34分子筛,其晶粒远小于单用吗啉模板剂合成的 分子筛.     

混合模板剂合成TS-1的非成键互作用能学分析

本文通过对四甲基铵、四乙基铵、四丙基铵、四丁基被四种模板剂与ＭＦＩ分子筛骨架的互作用能量计算以及两两混合的模板剂与ＭＦＩ分子筛的互作用能计算,对一些有关ＴＳ－１合成实验结果进行解释。     

W-MCM-48中孔分子筛的微波合成与表征

在微波辐射下快速合成出Ｗ－ＭＣＭ－４８分子筛,通过ＸＲＤ,ＦＴ－ＩＲ和Ｎ２吸附等手段对样品进行了表征,并考察了合成条件对Ｗ－ＭＣＭ－４８相对结晶度的影响。结果表明：在微波辐射下快速合成出的Ｗ－ＭＣＭ－４８分子筛结晶及热稳定性良好,且孔道规整;Ｗ离子进入了分子筛的骨架;以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,最佳合成条件为ｎ（Ｎａ２Ｏ）／ｎ（ＳｉＯ２）＝０．２５,ｐ＝０．４８ＭＰａ,ｔ＝２ｈ。苯乙烯催化氧化     

AlPO4-5分子筛模板剂的量子化学计算

以23种有机分子作为模板剂用于AlPO₄-5分子筛的合成,利用分子图形技术研究这些有机分子的形状和尺寸,采用量子化学PM3方法研究这些有机分子的电子性质,计算它们与AlPO₄-5分子筛骨架模型簇之间的相互作用能。结果表明,量子化学计算数据可以作为寻找合成AlPO₄-5分子筛新型模板剂时的重要参考依据。     

EFFECT OF CRYSTALLIZATION TEMPERATURE ON MCM-41 SYNTHESIS

在Ｎａ２ＯＳｉＯ２ＣＴＡＢＨ２Ｏ四元水热体系中系统地考察了晶化温度对中孔ＭＣＭ４１分子筛合成及其骨架结构的影响。实验结果表明，提高晶化温度虽然能明显加快晶化速率，缩短晶化时间，但同时样品的结晶度和中孔骨架结构的有序度却被迅速破坏。这些特点与传统沸石的合成过程完全不同，其原因主要是合成ＭＣＭ４ｌ时所用的模板剂及其在合成中所起的模板作用与传统沸石完全不同。相对低的晶化温度（如１００℃）有利于高质量和高热稳定性的中孔ＭＣＭ４ｌ分子筛的合成。     

中孔分子筛的合成及作为FT合成催化剂载体的应用

分别用季铵盐和中性一级胺为模板剂，在水热条件下和常温常压下合成了纯Ｓｉ和含Ａｌ的中孔分子筛；用ＢＥＴ，ＸＲＤ，ＳＥＭ等手段表征了它们的孔道和骨架结构，对中孔分子筛的生成机理进行了探讨。研究发现，不同的介质，不同的模板剂以及不同的硅、铝源都可以影响产物的最终结构和稳定性。在碱性介质中用季胺盐作模板剂，用无机硅源的条件下，水热过程是形成中孔分子筛稳定晶格的必要条件。室温条件下合成中孔分子筛，体系的静电作用增强有利于产物结构的稳定。另外，本文以各种中孔分子筛作为催化剂载体担载ＺｒＯ２对ＣＯ加氢反应进行了初步研究，就产物的分布情况和ＺｒＯ２／ＺＳＭ５，ＺｒＯ２／β沸石，ＺｒＯ２／ＨＹ上作了对比。结果表明用中孔分子筛作载体的催化剂和小孔分子筛系列相比对Ｃ＝２～Ｃ＝４有较高的选择性。     

不同分子筛载体对CO加氢产物分布的影响

研究了几种小孔分子筛ＺＳＭ－５，ＨＹ，ＮａＹ及β担载ＺｒＯ２对Ｃ加氢反应的催化作用，并就产物的分布情况与担载ＺｒＯ２的硅铝中孔分子筛进行了对比研究。其中中孔分子筛分别用季铵盐和一级胺为模板剂，在水热条件和常温常压下合成；并用ＢＥＴ，ＸＲＤ，ＳＥＭ等手段表征了它们的孔道和骨架结构。另外，考察了碱金属Ｋ＾２＋，Ｎａ＾２＋对催化剂催化性能的影响。     

模板效应对β分子筛中Al原子分布的DFT理论计算研究

基于量子化学中的密度泛函理论(DFT),通过β分子筛同模板剂四乙胺阳离子(TEA⁺)的主客体相互作用来讨论了模板剂分子对骨架Al的靶向作用。计算采用了密度泛函理论中的B3LYP方法在6-31G(d,p)基组上研究了β分子筛同TEA+主客体相互作用的几何结构、分子轨道、电荷分布以及9个不同骨架位置的相互作用能。研究结果表明：带正电荷的TEA⁺吸引β分子筛上Al原子形成的阴离子中心(Zeo-AlO₄^-),两者具有很好的匹配关系。通过主客体相互作用影响了Al原子在分子筛中的分布。骨架Al最有利于落位在β分子筛的T5和T6位,落位的稳定性顺序是Group Ⅱ(T5,T6)>Group Ⅲ(T7-T9)>Group Ⅰ(T1-T4)。     

四氢呋喃与全硅FER，MTN，MOR和MFI沸石骨架相互作用的计算机模拟

结合分子动力学（MD）方法和能量最小化（EM）方法模拟了四氢呋喃（THF） 分子作为模板剂与全硅FER，MTN，MOR和MFI沸石骨架的相互作用，判断其在这些沸 石中的最佳结合位置。在FER沸石中，THF优先占扰[8~26~26~45~8]笼。在MIN沸石 中，只能分布在[5~(126~4)]笼中。在MOR沸石中，位于十二元环孔道内时与骨架作 用较强，而在MFI沸石中，处于十元环弯曲孔道中作用较强。相对而言，该分子与 FER，MTN相互作用较强，与MOR，MFI的相互作用较强。根据模拟结果，计算THF分 子中氢、氧原子与骨架氧原子的质心距离，研究了该分子与骨架空腔和孔道的匹配 情况，讨论了THF诱导这些沸石形成的模板作用。     

THF-FER沸石的系列研究—Ⅱ．模板剂分子THF的位置

用^13C HPDEC MAS NMR与热分析方法表征了在四氢呋喃（THF）-Na2O-SiO2- Al2O3-H2O体系中水热合成的高硅Na-THF-FER沸石、酸交换后的H-THF-FER沸石以及 吸附于Na-FER和H-FER沸石中的THF。结果证明，模板剂分子THF位于Na-THF-FER沸 石骨架的FER笼内，平衡骨架阳离子Na^+主要存在于十元环孔道；而吸附子FER沸石 中的THF仅处于十元环孔道中，合成样品中THF的化学位移与液态THF相比，向低场 移动，谱线明显变宽，表明THF分子与FER笼之间存在很强的相互作用。     

MCM-22分子筛酸性的DFT理论计算研究

本文利用量子力学中的密度泛函理论(DFT)计算，研究了MCM-22分子筛上骨架Al在8个不同的T位的分布和Br?nsted酸的落位及强度。所有计算基于分子筛的8T簇模型 (H₃SiO)₃Si-O(H)-T(OSiH₃)₃(T=Si，Al)，采用DFT的BLYP方法，所有原子均应用DNP基组。通过计算(Al，H)/Si替代能和质子亲和势，得出推论：MCM-22分子筛中骨架Al的最有利落位在T1，T4，T3和T8位。而形成Br?nsted-酸的最可能的位置为Al1-O3-Si4，Al4-O3-Si1，Al3-O11-Si2和Al8-O10-Si2桥基。Al1-O3H-Si4和Al4-O3H-Si1位的酸性强度接近，Al3-O11H-Si2和Al8-O10H-Si2位的酸性分别略低于和略高于前两个酸位。通过计算模板剂分子六次甲基亚胺(HMI)与B-酸中心的相互作用，进一步探讨了HMI对分子筛中Al落位的靶向作用。     

超声老化对MCM-49分子筛合成的影响

 以六亚甲基亚胺为模板剂,在静态水热合成条件下,考察了超声老化对MCM-49分子筛合成的影响. 结果表明,凝胶经超声老化处理后,即使使用比表面积小的硅源(硅胶或白碳黑)也能合成出不含杂晶且结晶良好的MCM-49分子筛. 超声老化处理缩短了MCM-49分子筛的晶化时间,扩大了分子筛的晶化范围,同时降低了模板剂的用量. 合成的MCM-49分子筛结晶度高,颗粒度小.     

Nondestructive identification of colloidal molecular sieves stabilized in water

The encapsulation of small quaternary ammonium ions in zeolite frameworks could be used as a base for investigation of the crystallization process of colloidal (nanosized) molecular sieves stabilized in water with Raman and (13)C NMR spectroscopic methods. The organic-framework interactions in colloidal microporous materials with LTA, FAU, BEA, and MFI topology have been considered; the results show that the crystallinity of nanosized particles with monomodal particle size distribution stabilized in water can be examined using the vibrational and magnetic resonance spectral features of the organic template molecules occluded in the specific pores and cages in the zeolite framework. The molecular packing effect and restricted mobility due to specific organic/framework interactions result in shifts and substantial broadening of the (13)C NMR signals, as well as in changes of the positions and the relative intensities of the Raman peaks. The spectroscopic methods are very efficient for analyzing the crystalline structures of nanosized molecular sieves stabilized in aqueous suspensions due to no restrictions related to the particle size.     

H-ZSM-5分子筛不同孔道处的酸位在甲醇制烯烃反应中的催化作用

甲醇制烯烃(MTO)作为一条由煤、天然气和生物质等含碳资源制备重要有机化学品的非石油路线,近年来备受关注.作为MTO催化剂,分子筛的骨架拓扑结构和酸性质对于其催化活性、反应路径和产物分布等具有重要的影响.H-ZSM-5分子筛是一种典型的MTO反应催化剂,酸位可以分布在MFI拓扑结构的直孔道、正弦孔道和交叉位点处.虽然目前已普遍认可MTO反应遵循芳烃/烯烃双循环烃池机理,分子筛的催化性能与其骨架中酸中心的位置相关,但对于H-ZSM-5分子筛不同孔道位置处的酸中心在甲醇制烯烃反应中的催化作用仍缺乏足够认识.本文采用密度泛函理论计算和分子动力学模拟方法,对H-ZSM-5分子筛不同孔道处(包括正弦孔道、直孔道和交叉腔)酸位中心上的MTO反应网络(包括芳烃循环、烯烃循环和芳构化)及甲醇原料和烯烃/芳烃产物的扩散行为进行了比较研究.结果表明,与正弦孔道和直孔道相比,芳烃循环和芳构化反应在交叉腔的酸中心上因具有较低的能垒而更易进行.相比之下,在正弦孔道和直孔道中,多甲基苯的生成受到显著限制,而烯烃循环却可以在三种酸中心(正弦孔道、直孔道和交叉腔)上以相近的能垒和相似的几率进行.芳烃循环生成乙烯和丙烯的几率相近,而烯烃循坏产物以丙烯和较高的烯烃产物为主.落位于H-ZSM-5交叉腔的酸中心能促进芳烃中间体如多甲基苯的生成,推动芳烃循环,提高乙烯选择性,而正弦孔道和直孔道中的酸中心则能增强烯烃循环,生成较多的丙烯和较高的烯烃产物.因此,H-ZSM-5分子筛对MTO的催化性能(包括活性和产物选择性等),可以通过有目的地调节酸中心在分子筛骨架中的位置分布(即铝落位)而得到有效调变和提升.本文阐明了H-ZSM-5分子筛酸中心在MTO反应中的催化作用与其骨架中的落位之间的有机联系,为高效甲醇转化分子筛催化剂的设计和性能提升提供了参考思路.     

模板剂在沸石合成过程中的作用机理研究

通过分子模拟途径,对有机模板剂分子与沸石骨架间非成键互作用的能学分析 ,论证不同链长的双季铵盐[(CH3)3N(CH2)nN(CH3)3]2Br-在四种沸石（ZSM-50、ZSM-12、NU-87[HTK]和ZSM-23）合成中所起的模板作用。认为这种模板作用可用非成键互作用能定量表达;在一定程度上解释了Moini等人固定胶凝条件、实验考察以双季铵盐系列作为模板剂的合成结果。     

不同模板剂含量MCM-49分子筛的CTAB修饰及在苯甲醚酰基化反应中的应用

芳香族化合物的Friedel-Crafts酰基化反应是制备芳香酮的一类重要反应,传统的Lewis酸(如AlCl3)和质子酸(如H2SO4)催化剂易制备,价格便宜,但存在对环境污染严重、与产物难分离等问题.因此,近年来研究者一直致力于环境友好催化剂的研发,其中分子筛因选择性好、与产物易分离、可再生和无污染等优点而日益受到人们的重视,尤其是MWW分子筛,由于具有较多的外表面酸性位,而在酰基化反应中表现出良好的抗积碳性能.本课题组曾讨论了对一系列不同模板剂(六亚甲基亚胺, HMI)含量的MCM-49分子筛进行NaOH与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)共处理的情况,而本文重点考察的是只用CTAB处理不同HMI含量的MCM-49分子筛时,其结构与酸性会如何变化,改性前后样品的结构与酸性借助XRD, N2吸脱附等温线测试,29Si与27Al MAS NMR, NH3-TPD, Py-IR与漫反射傅里叶变换红外光谱(DRIFTS)等技术进行表征.另外,将一系列样品用于催化苯甲醚(AN)与乙酸酐(AA)的酰基化反应,考察CTAB处理对MCM-49分子筛催化性能的影响.将含模板剂HMI的MCM-49分子筛原粉在不同温度(250,350,450或550°C)下焙烧,得到一系列不同孔道系统内保留HMI的样品,随后采用CTAB溶液(0.27 mol/L)对其在70°C下进行后处理1 h.结构表征的结果表明,在脱除模板剂HMI及CTAB处理的过程中,分子筛骨架结构基本未被破坏,同时, CTAB处理不能向分子筛中引入任何形式的介孔,无论是晶内介孔还是晶间介孔.在CTAB处理时,可以清除分子筛中部分无定形物种,尤其是无定形Al物种,同时也可能发生部分非骨架Al原子重新进入分子筛骨架的情况,造成骨架铝的比例相对提高.根据29Si与27Al MAS NMR结果可以推断,进入分子筛骨架的Al原子可能会取代T3位置上的Si原子,亦或直接进入T2或T3位置缺陷位.酸性表征的结果表明, CTAB修饰后样品Br?nsted酸量比HMCM-49明显提高,并随HMI含量的逐渐降低呈现先增加后降低的趋势,而Lewis酸量则相对于HMCM-49有所降低.将一系列CTAB修饰前后的MCM-49样品用于催化AN与AA的酰基化反应,反应条件为：压力1.0 MPa、温度110°C、总质量空速WHSV(AN+AA)为10.2 h?1及原料中AN与AA的摩尔比为5：1.反应数据表明,相对于HMCM-49样品, CTAB修饰后样品对应的AA转化率显著提高(初始转化率由51.4%最高增加至85.0%),并随CTAB处理过程中HMI含量的逐渐降低呈现先增加后降低的趋势,而产物选择性则基本没有变化.各样品的AA初始转化率与其Br?nsted酸量基本呈现正向关联.通过间二甲苯歧化反应预积碳堵塞超笼及碱性探针分子2,4-二甲基喹啉吸附覆盖表面半超笼的方法,研究CTAB修饰前后各样品的不同孔道系统对酰基化反应的催化贡献.结果表明,酰基化反应主要发生在MCM-49分子筛的表面半超笼,其次为超笼,正弦孔道的贡献很小.另外, CTAB修饰后样品催化活性的提高主要来自于不含HMI的孔道系统的贡献,进一步验证在CTAB处理过程中,改性作用主要发生在MCM-49分子筛中不含HMI的区域.结合表征和反应评价结果,提高酰基化反应活性需尽可能提高催化剂的Br?nsted酸量,这是分子筛催化剂今后改进的一个主要方向.     

β沸石中堆垛层错结构的研究

含TEA＋离子的化合物作为模板剂会成的β沸石是由有序结构A、B、C到沿[001]方向堆积成堆垛层错结构．三种有序结构出现的几率分别为0．31、0．36和0．33；其数值不受样品中硅铝出的影响．几率值如此相近的原因是构成β沸石的结构单元Ⅰ的四种连接方式（见图2）能量相等.几率值之间的微小差别,是基于在晶体生长过程中支撑赶A、B和C型三维通道结构的TEA＋离子以不同排列形成的难易程度不同所引起．B型对应的排列略易于C型、C型又略易于A型，因此使用此种模板剂时，A、B、C三种结构均可能出现，只能合成出具有堆垛层错结构的β沸石．由于三维通道的特点，合成β沸石对模板剂的用量必须大于具有二维通道或一维通道的分子筛合成时的用量．而且要求有机控离子不宜过大、反应温度相对较低、晶化时间相对较长，以利于有机按高子不同取向排列的形成