氧化物载负型沸石催化剂的阈值效应

用一系列氧化物，如Ｂ２Ｏ３，Ｓｂ２Ｏ３和ＭｇＯ，对ＨＺＳＭ－５沸石以及用Ｓｂ２Ｏ３对Ｈβ沸石进行改性。实验结果表明，这些氧化物可在沸石上自发单层分散且大部分分散的氧化物处于沸石孔内。用ＸＲＤ及ＸＰＳ方法测得它们的分散阈值。实验中发现，在甲苯烷基化反应中，对二甲苯选择性随氧化物含量增加而迅速提高；当氧化物在ＨＺＳＭ－５上的载量接近其分散阈值时，对二甲葳选择性达到最大，对某些体系可高达９５％左右，百在     

金属氧化物改性的HZSM-5上甲苯与甲醇的烷基化反应

 考察了La2O3,MgO以及La2O3-MgO复合改性的HZSM-5催化剂的孔结构、表面酸性和吸附性能,以及它们在甲苯与甲醇烷基化反应中的催化性能. 未经改性的HZSM-5上甲苯甲基化反应产物组成为热力学平衡组成,而改性后的催化剂上目标产物对二甲苯选择性提高,但反应活性下降. La2O3改性使HZSM-5孔径缩小,孔道变窄,强酸和弱酸酸量均降低,目标产物选择性明显提高; MgO主要分布在沸石外表面和孔口,因而MgO改性的HZSM-5孔口尺寸稍有缩小,另外强酸酸量减少,弱酸酸量略有上升,对二甲苯选择性略有提高; 而La2O3-MgO复合改性的催化剂上对二甲苯选择性显著提高,达到93%. 结果表明,反应的对位选择性是孔径和表面酸性同时调变的结果,孔径效应比酸性分布对催化剂的对位选择性影响更大.     

锑改性对HZSM-5酸性的影响

用IR谱、NH_3的TPD和X射线衍射等方法系统地研究了锑改性对HZSM-5沸石酸性的影响,并对锑在HZSM-5表面的分散情况进行了探讨,发现锑在HZSM-5表面的分散存在一个阈值(17%Sb_2O_3)。锑可使Bronsted酸中心中毒,随着锑含量增加,Bronsted酸量减少,而Lewis酸量变化不大,锑含量大于阈值之后,剩余Bronsted酸量也趋于恒定.锑很可能是在HZSM-5表面某些特定位置单层分散的,而孔口及外表面的酸中心是这些可被占据位值的一部分。此外,甲苯甲基化活性、选择性以及对二甲苯异构化活性也与催化剂含量阈值有密切的关系。     

表面强酸分布——影响HZSM-5沸石对位选择性的主要因素

考察了交换剂和改性处理对HZSM-5沸石在甲苯乙基化反应中对位选择性的影响,检测了反应初级产物的组成,用原位TPD法研究了沸石表面酸中心的催化性质。结果表明,孔径和酸性分布都是影响沸石对位选择性的重要因素,但是表面酸性的调变对提高HZSM-5沸石的对位选择性更为重要。对-甲乙苯是甲苯乙基化反应的初级产物,在表面异构化反应后生成间-甲乙苯。烷基化和异构化两种反应活性中心在酸强度上的差异很小,仅仅是所处位置不同。由于改性处理同时抑制了这两类活性中心,使HZSM-5沸石在甲苯乙基化反应中的对位选择性上升而活性下降,表现出反向变化关系。     

β沸石催化邻苯二酚-叔丁醇烷基化反应

 考察了Hβ沸石及改性Hβ／Al2O3对邻苯二酚－叔丁醇烷基化反\r\n应的催化性能，并采用XRD和NH3－TPD方法表征了Hβ沸石及改性Hβ／\r\nAl2O3的酸性和结构特性，讨论了其酸性对催化活性及选择性的影响．\r\n结果表明，Hβ沸石和Co改性的Hβ／Al2O3的催化性能都优于目前文献\r\n报道的最好水平，对催化邻苯二酚－叔丁醇烷基化反应具有良好应用开\r\n发前景．     

Al、Bi及P改性β分子筛的表面酸性及对烷基转移反应的影响

本文系统地考察了甲苯和１，３，５－三甲苯在以Ｈβ为基质的改性沸石分子筛上烷基转移反应。探讨了金属Ａｌ，Ｂｉ和非金属Ｐ改性Ｈβ沸石对甲苯和１，３，５－３甲苯的转化率和对产物二甲苯的选择性影响规律。用氨程序升温脱附（ＮＨ３－ＴＰＤ）和吡啶吸附红外（ＩＲ）方法考察了Ｈβ沸石表面酸性和酸中心分布以及改性对β沸石表面酸性的影响。发现：１）用Ａｌ改性后，催化活性大大超过未改性的Ｈβ分子筛；２）Ｌ酸中心对改性Ｈβ分子筛的烷基转移反应活性起重要作用。     

硼对HZSM-5分子筛酸性和择形性的影响

用不同含量的硼对HZSM-5分子筛进行改性,研究硼对HZSM-5酸性和对甲苯甲醇烷基化制对二甲苯反应的影响.通过XRD, SEM, N_2物理吸脱附, NH_3-TPD和Py-IR对催化剂进行表征,结果表明硼改性的催化剂仅有弱酸位,随着硼含量增加,弱酸位酸量和B/L增加,并且硼改性后在HZSM-5分子筛中产生新的弱B酸位.弱酸位有利于抑制二甲苯异构化反应和二甲苯进一步烷基化反应,提高对二甲苯选择性.实验结果表明随着弱酸酸量的增加,对二甲苯选择性增加,甲苯转化率减小.与HZSM-5相比, 1.7%B/HZSM-5催化剂弱酸酸量增加了226%,因此在1.7%B/HZSM-5催化剂上获得98.57%的对二甲苯选择性.     

A1、Bi及P改性β分子筛的表面酸性及对烷基转移反应的影响

本文系统地考察了甲苯和１，３，５－三甲苯在以Ｈβ为基质的改性沸石分子筛上烷基转移反应。探讨了金属ＡＩ，Ｂｉ和非金属Ｐ改性Ｈβ沸石对甲苯和１，３，５－３甲苯的转化率和对产物二甲苯的选择性影响规律。用氨程序升温脱附（ＮＨ３－ＴＰＤ）和吡啶吸附红外（ＩＲ）方法考察了Ｈβ沸石表面酸性和酸中心分布以及改性对β沸石表面酸性的影响。发现：１）用Ａ１改性后，催化活性大大超过未改性的Ｈβ分子筛；２）Ｌ酸中心对改性Ｈβ分子筛的烷基转移反应活性起重要作用。     

KCl,NaCl在HZSM—5分子筛上的分散研究

HZSM-5沸石分子筛是六十年代末发展起来的,具有高硅铝比,高催化活性和高热稳定性等特点,被广泛地应用于石油冶炼中的柴油临氢降解,加氢脱腊生成润滑油,催化重整和石油化学工业中的合成乙苯,甲苯歧化等项目[1]。近年来,对HZSM-5分子筛的改性研究比较活跃[2],但对盐类在其表面的分散研究还未见报道。本文选择了KCl、NaCl两种盐类,研究了他们在HZSM-5分子筛上的分散阈值,临界分散温度等性质。1　实验部分KCl、NaCl均为分析纯试剂,HZSM-5分子筛(SiO2/Al2O3=38)系南开大学化工厂的产品,使用前于550℃烘4小时。干混法制样:按0.02∶1,0…     

HZSM-5沸石分子筛上苯酚与甲醇的烷基化反应

 在n（PhOH）／n（CH3OH）＝1,WGSV＝0．5h－1,T＝673K的反应条件下,研究了HZSM－5,HZSM－23和改性HZSM－5分子筛上苯酚与甲醇烷基化反应的规律．结果表明,分子筛外表面的酸中心对苯酚烷基化反应的贡献较大．用4－甲基喹啉使分子筛外表面的酸中心中毒后,影响反应产物选择性的主要因素是分子筛的孔径．孔径较小的HZSM－23分子筛对提高芳香醚的选择性,抑制二甲酚的生成和提高对甲酚的选择性有利．间甲酚和二甲酚可以在HZSM－5沸石的孔道内生成,但在HZSM－23的孔道内受到抑制．用P2O5,MgO和Sb2O3对HZSM－5改性都可以提高芳香醚的选择性,降低甲酚和二甲酚的选择性．随着氧化物负载量的增加,邻甲酚选择性升高．适度的氧化物改性可以提高对甲酚的选择性,改性效果为Sb2O3＞P2O5＞MgO．     

γ-Al2O3表面Co物种状态对苯催化燃烧性能的影响研究

采用浸渍法在γ-Al2O3载体上制备了不同形态的Co物种,并利用苯的催化燃烧反应考察了各不同物种对苯催化燃烧活性差别.研究结果表明:Co在γ-Al2O3载体表面的分散形态表现出显著的阈值效应.当担载量处于在分散阈值以下时,Co以氧化物形式单层分散于载体表面;当担载量大于分散阈值时,Co团聚为团簇或者多层结晶体形式存在于γ-Al2O3表面.分散阈值效应直接影响着催化剂的催化燃烧活性.焙烧温度对Co在γ-Al2O3表面的存在状态也起着决定性作用.高温焙烧主要导致CoAl2O4尖晶石相生成,而低温焙烧有利于Co3O4物相生成.对于苯催化燃烧反应而言,Co3O4表现出比CoAl2O4高的多的催化活性.     

MgO/HZSM-5中MgO分散状态和催化性能的关系

以硝酸镁、醋酸镁为前身物,通过浸渍法制备了不同系列MgO/ HZSM-5催化剂,用XRD、XPS方法研究了MgO在HZSM-5上的分散状态,用NH3-TPD方法考察了催化剂的酸性,用常压连续流动微型反应装置考察MgO/ HZSM-5在甲苯甲醇烷基化反应中的催化性能.发现前身物不同,MgO在HZSM-5上的分散状态也不同,催化剂的活性和选择性与MgO分散状态密切相关.MgO负载量相同时,在以硝酸镁为前身物制备的催化剂中,MgO在HZSM-5内外表面均有分散,催化剂的对位选择性较高,而活性较低;在以醋酸镁为前身物制备的催化剂中,MgO较多分布在HZSM-5外表面,催化剂的活性较高,但选择性较低.使用醋酸镁为前身物,通过二次浸渍和高温水汽处理,适当改变MgO在分子筛表面的分布并使孔道窄化,可在活性降低较少的情况下显著提高催化剂对二甲苯选择性.     

在稀土改性的ZSM-5沸石催化剂上甲苯歧化选择生成对二甲苯的研究

本文研究了ZSM-5沸石催化剂用稀土元素(La~(3 )、Ce~(3 )、Pr~(3 )、Nd~(3 ))以及混合稀土浸渍改性处理后对甲苯歧化反应的催化性能。实验结果表明:上述四种稀土元素改性处理后的催化剂的甲苯转化率均随着载入量的增加而下降,而对二甲苯的选择性都有所提高。在浸渍法制备的La-ZSM-5沸石催化剂上,甲苯歧化生成对二甲苯的选择性可达80%。试验还指出,单独用磷改性的ZSM-5沸石催化剂的活性较低。再用稀土对PZSM-5催化剂改性,可使甲苯转化率从18%提高到30%。这是由于三价稀土元素可提供较多的质子酸中心。也是由于载入的磷和稀土元素对催化剂孔口和孔道尺寸有影响,从而改变了反应组份在分子筛中的扩散性质,提高了催化剂在生成对二甲苯时表现出的择形选择性。在一组用二种元素如磷-稀土、磷-镁和磷-镧改性的ZSM-5沸石催化剂中,评选出了对甲苯歧化反应具有较高活性和选择性的磷-镧改性催化剂,甲苯转化率为17%时,对二甲苯选择性可达90%左右。并且研究了反应条件对活性、选择性和反应产物的分布。在常压临氢条件下用该催化剂连续反应24小时,其活性稳定,转化率基本不变。     

V2O5／TiO2催化剂的表面结构和酸碱性及氧化还原性

 研究了一系列锐钛矿担载的钒氧化物催化剂的表面性质．X射线衍射和Raman光谱表明，8％V2O5／TiO2催化剂上的V2O5处于单层分散状态．程序升温还原研究表明，单层分散的钒物种较易被还原，而形成多聚态和晶态后钒物种的还原温度升高．NH3吸附量热结果表明，在钒物种达到单层分散前，催化剂的表面酸性随钒担载量的增加而减弱，超过单层分散后，表面酸位的数目和强度基本不变．异丙醇脱氢／脱水反应结果表明，有O2时V2O5／TiO2催化剂显示出很强的氧化还原性，无O2时催化剂的脱水选择性较高．通过异丙醇的脱氢／脱水反应，将V2O5／TiO2催化剂的表面结构与其酸碱性和氧化还原性进行了初步的关联．     

HZSM—35沸石表面酸性对二甲苯异构化反应的影响

本文研究了HZSM-35沸石催化剂的酸性对二甲苯异构化反应的影响。实验结果表明,在HZSM-35沸石表面存在着B酸和L酸中心,二甲苯异构化反应主要在较弱的B酸上进行。证实了不同晶化时间合成的HZSM-35沸石具有不同的酸性。以X射线衍射光谱、差热分析谱图,红外光谱关联不同晶化时间沸石的酸性与二甲苯异构化反应的活性和选择性的关系。找到了用HZMS-35沸石作催化剂进行二甲苯异构化较适宜的硅铝比、晶化时间、残钠量、脱氨温度和时间。     

孪晶HZSM-5@Silicalite-1核壳结构催化剂的制备及甲苯甲醇烷基化性能研究

本研究采用水热结晶法合成了孪晶HZSM-5分子筛，并在表面外延生长Silicalite-1（S-1）纯硅沸石，制备了HZSM-5@Silicalite-1核壳结构催化剂。与孪晶HZSM-5相比，HZSM-5@Silicalite-1核壳结构催化剂在甲苯甲醇烷基化反应中表现出优异的催化性能。在470℃、0.1 MPa和临氢反应条件下，HZSM-5@40Silicalite-1催化剂的甲苯单程转化率为8.5%，对二甲苯选择性为98.4%。进一步研究了核相HZSM-5与S-1壳层前驱体固液质量比对表面S-1晶体生长的影响，同时考察了S-1壳层对孪晶HZSM-5催化性能的影响。通过SEM、XRD、XRF、液体静态吸附、N₂吸附-脱附、NH₃-TPD、Py-FTIR等表征实验对核壳材料的结构和酸性质进行了详细研究。     

二甲醚催化转化制甲苯的反应研究

在氧气气氛中,对氧化钨改性的不同分子筛催化剂上二甲醚(DME)转化反应进行了评价。结果表明,WO3/HZSM-5催化剂上DME可以高选择性转化为甲苯,对其反应工艺条件进行了优化,常压、290℃、DME/O2比为2∶1时,二甲醚几乎完全转化,转化率为98.97%,甲苯的选择性达到39.71%。对催化剂结构和酸性进行表征,结果表明,ZSM-5分子筛的孔道结构最有利于甲苯的生成,WO3的介入调整了HZSM-5分子筛表面的酸性活性位点分布,在氧气气氛中有效地抑制了副产物的生成,使产物中甲苯的选择性提高。     

β沸石催化苯酚甲基化反应

研究了氢型β沸石和改性β沸石对苯酚－甲醇烷基化反应的催化性能。发现β沸艇下的反应网络与复合氧化物基本相同。沸石的酸碱性影响反应的活性和选择性；提高沸石硅铝比，反应活性降低，氧上烷基化反应的选择性提高。β沸石改性调变酸性后，可有效地抑制甲醇高温分解和生成积炭等副反应；酸碱中心的协同作用，降低了氧上烷基化反应的选择性。     

硼改性Hβ-沸石上FCC轻汽油的醚化反应性能

研究了β－沸石对FCC轻汽油醚化反应的催化性能，考察了硼改性对Hβ－沸石的催化性能及表面酸性的影响，并用NH3－TPD和IR表征了改性后Hβ－沸石的表面酸性。实验结果表明，适量硼改性改善了催化剂的性能，提高了醚化反应活性；调变了催化剂的表面酸性，使得催化剂上弱酸中心的强度有所增加，强酸中心的强度略有下降，总酸量增加，且以L酸为主，L酸中心有利行醚化反应。     

高温水蒸汽处理HZSM-5沸石的结构变化及其对甲苯烷基化择形催化的影响

用XRD,XPS,IR,动态TPD,TGA,BET和常压连续流动微型反应色谱研究了高温水蒸汽处理的HZSM-5沸石的结构及其催化性能。600—900℃水蒸汽处理未破坏沸石的晶体结构。水蒸汽处理后,晶格大量脱铝,表面B酸中心数大幅度减少,孔道略有扭曲或孔径稍有收缩。处理后的沸石用于甲苯加甲醇的烷基化反应,可使对二甲苯的生成选择性大幅度提高。水蒸汽处理的温度以600—700℃为宜,甲苯烷基化反应温度以450—550℃较合适。在此条件下,甲苯转化率为28—30％,二甲苯产率16—18％,对二甲苯生成选择性高于80％。