二氧化硅改性分子筛催化生物质基多元醇制备对二甲苯

本文证明了在二氧化硅改性的分子筛催化作用下,生物质基多元醇(如山梨醇、木糖醇、赤藓糖醇、甘油和乙二醇)可以经过催化裂解、烷基化和异构化等反应,生成高附加值的化学品(对二甲苯).与HZSM-5分子筛催化剂相比,二氧化硅改性的分子筛降低了分子筛催化剂的外表面酸和孔径,从而显著的提高对甲苯的选择性和产率.本文详细讨论了催化剂、甲醇添加剂、反应温度和不同类型多元醇原料对对二甲苯选择性和产率的影响.甲醇的添加促进多元醇催化裂解中的烷基化反应,提高了二甲苯的产率.在15%SiO_2/HZSM-5催化剂作用下,对二甲苯的产率最高可达到10.9 C-mol%,对二甲苯在二甲苯中选择性达到91.1%.本文通过研究相关重要反应和催化剂特性,揭示了生物质基多元醇催化裂解制备对二甲苯的反应路径.     

生物质催化转化制取芳香化合物

利用分子筛催化剂(NaZSM-5、HZSM-5、ReY和HY)研究了木屑上催化裂解制取芳香物(苯、甲苯、二甲苯)的反应过程,发现HZSM-5催化剂具有最高的生物质裂解制备芳香化合物的活性. 在450 oC、 载气流速为300 mL/min和催化剂/木屑比为2的优化反应条件下,芳香化合物的产率和选择性分别达到26.5%和62.5C-mol%.     

粗生物油催化裂解制取低碳轻烯烃

利用La/HZSM-5催化剂,研究了催化裂解粗生物油及其模型化合物(包括甲醇、乙醇、乙酸、丙酮和苯酚)制取轻烯烃的过程. 获得的最大轻烯烃产率为0.19 kg/kg粗生物油. 研究表明,温度、重时空速和镧对HZSM-5分子筛的改性等因素可用来调制烯烃产率和选择性. 分子筛中添加镧,可适当的调节催化剂酸度和强弱酸位比例,从而提高烯烃选择性、产率和催化剂稳定性. 生物油制备轻烯烃的效率与原料的化学成分和氢碳有效比(H/Ce? )密切相关. 此外,比较了粗生物油催化裂解和热裂解过程,同时利用模型化合物研究了生物油转化为轻烯烃的相关反应历程和机理.     

纤维素和甲醇共催化热解制备对二甲苯（英文）

本文对纤维素和甲醇在不同金属氧化物改性的ZSM5催化剂作用下共催化快速热解实现一步制备可再生对二甲苯的过程进行了研究.结果表明,镧改性的ZSM5催化剂是生产生物基对二甲苯的有效催化剂.对二甲苯的选择性和产率主要由催化剂酸性、反应温度和甲醇含量决定.在20%La_2O_3-ZSM5(80)催化剂作用下,纤维素与33wt%甲醇共催化快速热解获得对二甲苯的最高收率和对二甲苯/二甲苯的最高比率分别为14.5 C-mol%和86.8%.本文详细研究了催化热解过程中催化剂的失活,基于产物的分析和催化剂的表征提出了由纤维素制备对二甲苯的可能反应途径.     

纤维素和甲醇共催化热解制备对二甲苯

本文对纤维素和甲醇在不同金属氧化物改性的ZSM5催化剂作用下共催化快速热解实现一步制备可再生对二甲苯的过程进行了研究. 结果表明,镧改性的ZSM5催化剂是生产生物基对二甲苯的有效催化剂. 对二甲苯的选择性和产率主要由催化剂酸性、反应温度和甲醇含量决定. 在20%La₂O₃-ZSM5(80)催化剂作用下,纤维素与33wt%甲醇共催化快速热解获得对二甲苯的最高收率和对二甲苯/二甲苯的最高比率分别为14.5 C-mol%和86.8%. 本文详细研究了催化热解过程中催化剂的失活,基于产物的分析和催化剂的表征提出了由纤维素制备对二甲苯的可能反应途径.     

生物油催化裂解转化制取三苯

通过不同孔特征的分子筛(HZSM-5、HY沸石和MCM-41)实现生物油催化转化为三苯(苯、甲苯和对甲苯). 基于三苯的产率和选择性,芳香化合物逐次降低顺序为: HZSM-5>MCM-41>HY沸石.用HZSM-5催化裂解生物油产生芳香化合物的最大产率为33.1%,选择性为86.4%. 研究了反应条件对生物油催化裂解的影响,结合催化剂表征结果,讨论了催化剂的结构与性能之间的关系.     

木质素催化转化制取苯、甲苯和二甲苯

对HZSM-5、HY和MCM-22三种催化剂进行了比较, 其中HZSM-5催化裂解木质素制备苯、甲苯和二甲苯(BTX)的结果最优．确定了木质素催化裂解的最佳反应条件,包括反应温度、载气流速、催化剂/木质素配比．当反应温度为550～600 oC,载气流速为300 mL/min,催化剂/木质素配比为2时,使用HZSM-5催化裂解制备BTX的最高C产率和芳香选择性分别可达25.3%和90.9%。     

用不同类型的分子筛催化剂催化转化生物油制烯烃

研究了用一系列不同类型的分子筛催化剂催化转化制取低碳烯烃的过程,测试的催化剂包括HZSM-5、MCM-41、SAPO- 34和Y型分子筛．按照低碳烯烃的绝对收率和选择性,催化剂的活性排序为：HZSM-5>SAPO-34>MCM-41>Y型分子筛．研究表明,使用HZSM-5分子筛催化剂,获得的生物油最大低碳烯烃收率约为0.22 kg/(kg生物油),低碳烯烃的选择性约为50%,且生物油几乎实现完全转化．同时还研究了反应条件对生物油制低碳烯烃的影响．为了弄清催化剂结构与和低碳烯烃形成之间的关系,对相关催化剂进行了详细表征,对生物油热裂解和催化裂解过程进行了详细比较．     

利用生物质合成气在钼基催化剂上制备混合醇

采用柠檬酸作络合剂的溶胶凝胶法制备了一系列的钼基催化剂,并应用到从生物质气化合成气有效合成低碳混合醇的实际过程中. 在钼基催化剂中,Cu₁Co₁Fe₁Mo₁Zn_0.5-6%K催化剂具有相对较高的混合醇时空产率. 通过实验发现, 反应温度在340 oC以下时,碳转化率随着反应温度的增加而不断上升,总醇的选择性却逐渐下降. 在试验测试的条件内,从生物质气化合成气合成的混合醇最大产率为494.8 g/(kg_catal·h),其中C2⁺醇(C2-C6高碳醇)占总醇含量的80.4%. 在不同的钼基催化剂上合成的混合醇,其醇分布除甲醇以外均符合Schulz-Flory方程. 在醇类产物中,C2以上的高级醇含量占总醇重量的百分比为70%-85%. 同时,利用X射线衍射和BET等表征手段对钼基催化剂的形态和结构进行了表征. 从生物质合成气生产的洁净生物质燃料混合醇具有较高的辛烷值,可以用作运输燃料或汽油的添加剂.     

生物油制备生物质氢气和生物质燃料

研究了一种以生物质裂解油为原料制备氢气和生物燃料的催化转化过程。该过程包括生物油催化裂解制备氢气和生物合成气,合成气的调变,烯烃聚合和费脱合成耦合制备生物燃料。在优化反应条件下,氢气产率达到120.9 g H₂/（kg bio-oil）,烯烃聚合-费脱合成耦合反应形成的生物燃料产率达到526.1 g/（kg bio-syngas）。基于产物分析和催化剂特性表征,探讨了生物燃料合成过程中的反应路径和化学反应过程.     

有机盐对生物质快速热解油生成特性的影响

采用浸渍法制备了不同甲酸钙负载量的玉米秸秆样品,通过热解装置对其催化生物质快速热解生油能力进行评价,利用元素分析、GC-MS等技术分析了液体产物组分的变化规律,同时以微晶纤维素、木质素为模化物,深入研究了生物质组分间交互作用对甲酸钙催化热解特性的影响.结果 表明,纤维素与木质素间的交互作用对甲酸钙催化生物质热解生油过程具有促进作用,增强了生物质组分的裂解反应和加氢反应,当甲酸钙含量为5％时,生物油产率获得最大值为301.2 g·kg-1,与秸秆非催化热解相比增幅为6％.甲酸钙对生物油组分具有明显选择性,导致脂肪族化合物含量增加,酚类化合物含量显著降低,而交互作用对二者的形成分别产生了促进和抑制作用效果.     

水热处理对HZSM-5分子筛催化热解生物质性能的研究

本文利用比表面积测试等手段考察水热氛围对催化剂物理化学性质的影响,并通过Py-GC/MS实验研究水热处理的催化剂对生物质催化热解的效果,研究结果表明:随着水热处理温度的提高,ZSM-5分子筛的比表面积逐渐减小;水热处理对HZSM-5催化剂表面酸性中心密度和活性的优化,催化剂脱氧效果得到增强,温度越高越有利于催化剂表面酸性中心密度和活性的优化,促进热解产物的脱氧和提质,并且改善催化裂解过程中的催化剂结焦现象。     

水相中金纳米颗粒催化的醛基选择性氧化

本文开发了一种新型的用生物质淀粉保护的金纳米颗粒作为催化剂,选择性氧化醛基得到羧酸的方法. 在4-羟甲基苯甲醛的催化氧化中,金纳米颗粒对醛基表现出了压倒性的选择性,而醇羟基则保持不变. 该非均相催化体系由可溶解的催化剂和不溶解的底物构成. 金催化剂的制备、储存、和使用都在水相中. 反应条件优化之后,双氧水被证明是最佳的氧化剂,可以得到100%转化率. 此外,在不同官能团取代的醛衍生物中,金纳米颗粒也表现出了很好的普适性. 反应结束之后,有机组分被有机溶剂萃取,而金颗粒被保留在水中通过分液分离以回收使用.     

水相中金纳米颗粒催化的醛基选择性氧化（英文）

本文开发了一种新型的用生物质淀粉保护的金纳米颗粒作为催化剂,选择性氧化醛基得到羧酸的方法.在4-羟甲基苯甲醛的催化氧化中,金纳米颗粒对醛基表现出了压倒性的选择性,而醇羟基则保持不变.该非均相催化体系由可溶解的催化剂和不溶解的底物构成.金催化剂的制备、储存、和使用都在水相中.反应条件优化之后,双氧水被证明是最佳的氧化剂,可以得到100%转化率.此外,在不同官能团取代的醛衍生物中,金纳米颗粒也表现出了很好的普适性.反应结束之后,有机组分被有机溶剂萃取,而金颗粒被保留在水中通过分液分离以回收使用.     

3-二乙胺基丙胺锌配合物的合成及催化活性

3-二乙胺基丙胺和醋酸锌反应合成了一种新型锌金属配合物,通过红外光谱、核磁氢谱和元素分析等对其结构进行了表征.研究其在催化芳醛和硝基甲烷反应方面的性能,考察了溶剂、催化剂用量、三乙胺和催化剂重复使用性等因素对反应的影响.结果表明：以甲醇为溶剂、催化剂的用量比为12mol％,锌金属配合物在三乙胺的辅助下具有良好的催化性能;并且,催化剂在经过5次使用后,依然能以高于70％的产率得到相应的β-硝基醇产物.     

Fe-ZSM-5杂原子分子筛的合成与表征

采用静态水热法分别以正丁胺、四丙基溴化铵为模板剂合成ZSM-5分子筛及Fe-ZSM-5杂原子分子筛；利用XRD与FT-IR对其结构进行表征；考察了Mo改性后分子筛催化剂上甲烷脱氢芳构化的反应性能。结果表明，Fe部分进入了分子筛的骨架，导致分子筛的结晶度及表面酸强度的下降，使Mo／Fe-ZSM-5催化剂的反应性能较Mo／HZSM-5显著下降。     

水相生物油选择性加氢-催化裂解制取烯烃和芳香烃的试验研究

本文在气相流动反应器中采用ZSM-5催化剂对水相选择性加氢生物油进行了催化裂解试验研究。主要考察了反应温度、质量空速、油分压和原料油组分含量对产物产率和选择性的影响。结果表明,选择性加氢生物油转化为石油化工用品（烯烃和芳香烃）的最优工况为:反应温度,600℃;质量空速,11.7 h^-1;油分压,6693 Pa;油组分含量,12 5%。在此工况下,石油化工用品达到最高碳产率76 0%,其中烯烃57 6%,芳香烃18.4%。烯烃和芳香烃的产率及其主要成分的选择性可以根据市场的需求通过调节反应条件来改变。     

固体核磁共振技术在锡硅分子筛表征中的应用

生物质等绿色资源的高效转化利用是催化科学的重要发展方向.锡硅分子筛因具有优良的催化性能而得到相关研究者的普遍关注.准确构建催化剂活性中心结构/酸性与催化反应性能之间的构效关系是新型高效催化剂设计与研发的基础.固体核磁共振（NMR）是研究分子筛活性中心局域结构、酸特性与催化反应机理的重要手段.本文简述了近年来固体NMR技术在锡硅分子筛研究领域的一系列主要进展,并进行了展望.     

一种生物柴油代用品在HZSM-5分子筛催化剂上的催化热解

为了深入了解生物柴油在ZSM-5沸石上的催化反应机理,在常压的流动反应器中进行了生物柴油代用品丁酸甲酯在氢型ZSM-5(HZSM-5)催化剂上的热解和催化热解. 热解产物使用气相色谱-质谱法定性和定量测量. 动力学模型和实验表明,气相中氢提取反应是热解过程中丁酸甲酯分解的主要途径,但在HZSM-5上,丁酸甲酯则主要通过解离生成烯酮和甲醇消耗;与无催化反应相比,丁酸甲酯在HZSM-5上的初始分解温度降低了约300 K. 并且通过Arrhenius方程获得了在催化热解和均相热解条件下丁酸甲酯消耗的表观活化能. 明显降低的表观活化能证实了HZSM-5对丁酸甲酯热解的催化性能. 此外催化剂的活化温度对HZSM-5的某些催化性能具有一定的影响. 该研究对进一步的实际生物柴油燃料的催化燃烧具有一定的指导意义.     

一种生物柴油代用品在HZSM-5分子筛催化剂上的催化热解（英文）

为了深入了解生物柴油在ZSM-5沸石上的催化反应机理,在常压的流动反应器中进行了生物柴油代用品丁酸甲酯在氢型ZSM-5(HZSM-5)催化剂上的热解和催化热解.热解产物使用气相色谱-质谱法定性和定量测量.动力学模型和实验表明,气相中氢提取反应是热解过程中丁酸甲酯分解的主要途径,但在HZSM-5上,丁酸甲酯则主要通过解离生成烯酮和甲醇消耗;与无催化反应相比,丁酸甲酯在HZSM-5上的初始分解温度降低了约300 K.并且通过Arrhenius方程获得了在催化热解和均相热解条件下丁酸甲酯消耗的表观活化能.明显降低的表观活化能证实了 HZSM-5对丁酸甲酯热解的催化性能.此外催化剂的活化温度对HZSM-5的某些催化性能具有一定的影响.该研究对进一步的实际生物柴油燃料的催化燃烧具有一定的指导意义.