改性纳米ZSM-5催化剂上正辛烷转化反应的研究

以纳米晶粒HZSM-5(20~50 nm)沸石为活性组分, 用碱性介质水热处理、 负载混合稀土和ZnO(或GaO)组合改性方法对纳米HZSM 5分子筛进行改性, 并用TEM， XRF， IR及XRD等手段对催化剂进行表征. 以正辛烷的芳构化和异构化为模型反应, 研究了改性纳米ZSM 5催化剂总酸和酸强度分布、 L/B酸位比例对正辛烷异构化和芳构化反应性能的影响以及催化剂酸强度、 L/B酸位比例与催化剂稳定性和积炭的关系. 结果表明, 碱性介质水热处理和混合稀土改性后, 总酸量减少和酸强度降低导致纳米HZSM-5催化剂的芳构化活性减弱, 异构化活性增强, 稳定性明显提高. 在碱性介质水热处理和负载混合稀土改性的基础上, 再负载适量氧化锌(或氧化镓)改性的催化剂， 总酸量增加, 强酸中心数量减少, B酸略有减少, 而L酸明显增加, L/B酸位比值增加. L酸中心和B酸中心的协同作用和较合适的L/B(1.4~1.7)比值使改性的纳米ZSM-5催化剂保持了较强的和稳定的芳构化和异构化活性, 催化剂积炭失活速率降低. 芳烃和异构烷烃产率分别达到约50%和30%, 高辛烷值的烷基芳烃(C7~C9)和异构烷烃(C4~C6)的选择性分别达到84%和80%.     

改性纳米HZSM-5沸石催化剂上C5～C8混合烷烃的芳构化反应

在小型固定床反应器上研究了水蒸气钝化及过渡金属(Ni,Co,Cu,Zn)改性对调变纳米HZSM-5沸石催化剂上C5~C8混合烷烃芳构化反应的作用.采用NH3-TPD和Py-FT-IR方法表征了改性催化剂的表面酸性质,并与其催化芳构化性能进行了关联.结果表明,在450℃下进行水蒸气钝化能显著提高催化剂的芳构化选择性,减少甲烷和乙烷等低碳烷烃的生成;催化剂进一步用锌盐或铜盐溶液浸渍改性,可以显著提高催化剂的抗积炭失活能力.这是由于水蒸气钝化能适当减少沸石表面的酸量,降低酸强度,而铜、锌改性可进一步减少B酸中心,增加L酸中心,并与B酸中心协同作用形成具有脱氢活性的催化中心,从而影响混合烷烃的活化方式与芳构化路径.     

碳四烃在改性HZSM-5分子筛上芳构化研究

研究了炼厂混合C_4烃在Zn、Ga、Cr、La改性的HZSM-5分子筛催化剂上的芳构化反应,采用TPD和IR测定了催化剂的表面酸性质。结果表明,用Zn(3%)和Zn(2%)Ga(1%)改性的HZSM-5分子筛具有较好的芳构化性能;各改性HZSM-5分子筛催化剂芳构化性能变化与表面酸性有关,总酸量下降,芳构化活性下降,强B酸中心减少,深度裂解反应减少;Zn的单组分和双组分改性的HZSM-5分子筛催化剂芳构化活性的增高与表面强L酸浓度增加和吡啶吸附IR谱中的1615cm~(-1)吸收峰出现有关。     

甲胺化反应催化剂稀土改性丝光沸石的研究

研究了稀土改性丝光沸石催化剂对常压固定床上甲胺化反应的活性及选择性的影响，结果表明，以钇改性丝光沸石催化剂的活性及对二甲胺的选择性最佳。催化剂表征结果表明，稀土改性丝光沸石主要是引起丝光沸石中Ｂ酸中心发生变化，而对丝光沸石的晶体结构及表面硅铝原子比基本不产生影响。稀土改性能增强催化剂的热稳定性，延长催化剂的寿命。     

ZnHZSM－5上脱氢环化芳构化过程的探讨

以正己烷、环己烷、甲基环戊烷、１－己烯和环己烯等分子探针反应，考察了单Ｂ酸型ＨＺＳＭ－５、Ｚｎ－Ｌ酸型ＺｎＮａＺＳＭ－５和双中心型ＺｎＨＺＳＭ－５（Ｂ酸和Ｚｎ－Ｌ酸）催化剂的性能，探讨了Ｂ酸中心和Ｚｎ－Ｌ酸中心在芳构化过程中的作用．实验结果表明，Ｂ酸中心有利于环化，Ｌ酸中心有利于脱氢芳构化．单具Ｂ酸或Ｚｎ－Ｌ酸中心催化剂上，直链烃分子的芳构化性能较差，当两种中心同时存在时，双功能互相促进，加快芳构化过程．文中还对Ｃ６分子脱氢环化芳构化过程进行了讨论     

ZnO/HZSM-5丙烷芳构化催化剂中锌的形态表征

 用机械混合法制备了ZnO／HZSM－5丙烷芳构化催化剂．X射线衍射与透射电镜测试结果表明,沸石表面的ZnO在焙烧后发生了分散和迁移．稀盐酸对沸石表面锌的反交换实验结果表明,有部分锌迁入沸石孔道并与沸石表面发生了相互作用．用X射线光电子能谱和吡啶吸附的红外光谱技术对ZnO／HZSM－5进行了表征,结果进一步表明有部分ZnO与HZSM－5发生固相离子交换反应．对HZSM－5和ZnO／HZSM－5催化剂的丙烷芳构化活性进行了评价,讨论了锌物种在丙烷芳构化反应中的作用．     

稀土和磷改性对裂化催化剂反应性能的影响

我们采用稀土以及稀土和磷两种方式对Y型沸石表面进行修饰，NH3-TPD测试表明稀土和磷复合改性Y沸石(P—RE—USY)的酸性分布更集中在中强酸范围．在固定床和提升管装置上评价了含有P—RE-USY沸石催化剂的反应性能．经过稀土和磷复合改性，增强了沸石孔道的酸性中心，而表面活性中心在磷和稀土相互作用的改性中得以减少和弱化．这种修饰作用引导更多的烃分子进入沸石孔道中进行反应，减少了烃分子通过表面反应形成大量烯烃分子的几率．同时，由于烯烃的降低不完全来自二次氢转移反应的饱和过程，所以，适度降低二次反应有效地减少了中间馏分油的裂解，提高了柴油收率．     

轻稀土添加对Pt/KL重整催化剂性能的影响

研究了正己烷、甲基环戊烷在Pt/KL和Pt-RE/KL(RE=Ce,Nd,Sm)催化剂上的反应性能,以cs_2为毒物,研究了稀土对Pt/KL催化剂抗硫性能的影响,用TPR,TPD考察了催化剂的表面性质,用法拉第磁天平测量了催化剂的磁化率。结果表明,轻稀土添加增加了Pt/KL催化剂的正己烷、甲基环戊烷的芳构化选择性,增加了催化剂的抗硫性能,发现添加稀土的催化剂的TPR,TPD的峰温及磁化率均低于Pt/KL催化剂。Pt-RE/KL催化剂的磁化率与正己烷和甲基环戊烷芳构化选择性有对应关系。     

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。     

改性对β沸石表面酸性及丙烯水合醚化反应性能的影响

采用浸渍法和离子交换法，制备出一系列改性β沸石催化剂，考察了改性剂对β沸石表面酸性及丙烯水合醚化反应性能的影响。结果表明：硼、锌、铝改性可以提高β沸石的L酸中心，磷、镧、铈改性后β沸石的B酸中心增加。催化剂的B酸和L酸中心与丙烯转化率和异丙醚选择性之间存在着一定的对应关系：B酸量增加有利于提高丙烯转化率，L酸量增加有利于提高异丙醚的选择性。合适的B／L酸比例是催化剂同时具有高活性和高异丙醚选择性的关键。     

稀土在机动车尾气催化净化中的应用与研究进展

随着我国机动车尾气排放法规日趋严格,对机动车尾气净化催化剂性能提出了更高的要求.稀土元素由于独特的4f电子层结构和储放氧性能等特性,在机动车尾气催化剂中得到广泛应用.本文综述了稀土元素在机动车尾气催化剂中的应用及相关机理研究现状,并依据京V排放法规要求探讨了最新排放限值对尾气净化催化剂性能的要求,分析了稀土在开发高性能催化剂中的作用,并对稀土在机动车尾气净化催化剂中的应用前景进行了展望.     

Si(CH3)3Cl修饰的HZSM-5酸性及正己烷芳构化的催化性能研究

随着芳烃需求量的增加,低分子烃的芳构化受到广泛重视.由于HZSM-5的独特骨架结构及酸性,使其对低分子烃有良好芳构化性能~[1～3],但研究工作大多放在HZSM-5本身的硅铝比调变及加入某些金属(如Ga,Zn)来提高其芳构化性能~[4～7],而以非金属对其进行改性处理则很少见.本文以Si(CH_3)_3CI对HZSM-5进行CVD处理,并对其酸性及对正已烷芳构化能力进行了考察,研究了催化剂的结焦情况.     

十二烷基硫酸钠对原位晶化制备小晶粒NaY的影响

研究了十二烷基硫酸钠对原位晶化制备小晶粒NaY的影响,并以包含小晶粒NaY的原位晶化产物为母体,通过铵交换和稀土离子交换制备出了REUSY催化剂.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线荧光(XRF)及N₂物理吸附-脱附等手段对样品进行了表征,采用微反活性评价装置和小型固定流化床(ACE)评价了所制备催化剂在重油催化裂化反应中的催化性能.结果表明:在原位晶化合成NaY的体系中,添加高岭土微球质量5%的十二烷基硫酸钠,可以将分子筛的平均晶粒尺寸由540 nm减小到250 nm.相比于常规的原位晶化型流化催化裂化(FCC)催化剂,以包含小晶粒NaY的原位晶化产物为母体所制备出的催化剂,在反应原料的转化率、裂化产物的选择性以及抗积碳性能等方面均有明显的提高或改善.     

Promoted effect of zinc–nickel bimetallic oxides supported on HZSM-5 catalysts in aromatization of methanol

Zn/ZSM-5(NZ2) and Zn/Ni/ZSM-5(NZ3) as the catalysts for methanol to aromatics(MTA) were synthesized by a simple ultrasonic impregnation. The textural and acid properties of all catalysts were characterized using XRD, HRTEM, NH_3-TPD, Py-IR, XPS, XRF and TG techniques. The XRD and HRTEM results showed that the basic zeolite structures were not affected much with the incorporation of Zn and Ni species. However, great changes have taken place in acid properties. The Py-IR and XPS results indicated that the Zn-Lewis acid sites(ZnOH~+ species), which have stronger interaction with the zeolite framework compared with ZnO species, were generated at the expense of B acid sites with the incorporation of zinc species. Moreover, the product analysis results showed that the incorporation of zinc species promoted the primary aromatization by enhancing the dehydroaromatization and suppressing the cracking and subsequent H-transfer reaction. Furthermore, the addition of Ni species well inhibited the loss of zinc species by converting partial ZnO species to ZnOH~+ species, and thus improved the aromatization activity and catalyst stability. The catalytic performance results showed that the NZ3 possess higher conversion of methanol in a longer time and lower average rate of coke formation compared with NZ2. In addition,the NZ3 also exhibited the highest yield of BTX as the reaction proceeds.     

SO42-/TiO2-ZrO2复合氧化物固体酸催化剂的长叶烯芳构化催化性能

本工作用溶胶-凝胶法制备不同组成的SO42-/TiO2-ZrO2复合氧化物固体酸催化剂,用微型催化反应评价结合X-射线粉末衍射(XRD)、孔结构/BET表面积测试和NH3-程序升温脱附(NH3-TPD)等表征了SO42-/TiO2-ZrO2复合氧化物固体酸催化剂结构、表面酸性和长叶烯芳构化催化性能。复合氧化物固体酸SO42-/TiO2-ZrO2催化剂具有优良的长叶烯芳构化催化性能,并且其芳构化催化性能与催化剂组成和表面酸性密切相关。随催化剂中nZr/(nZr+nTi)增加,催化剂表面中等强度的酸中心量增加,芳构化产物选择性和收率明显增加,在nZr/(nZr+nTi)=0.5时达极大值。随nZr/(nZr+nTi)进一步增加,不仅催化剂表面酸中心量减少、原料转化率明显下降,而且催化剂酸强度增强,导致芳构化产物选择性和收率下降。催化长叶烯芳构化的二元复合氧化物固体酸SO42-/TiO2-ZrO2催化剂适宜的组成为nZr/(nZr+nTi)=0.5。     

浸液pH值对铂催化剂反应性能和表面性质的影响

本文研究浸液pH值对铂催化剂性能的影响。用烷烃连续流动反应技术以及TPR、XPS、DRS和IR等手段表征催化剂表面性质因强酸处理产生的变化。结果表明:浸液pH值显著影响催化剂的反应性能。随浸液酸度增加,正己烷异构化和芳构化选择性呈线性增大,但却不影响铂的脱氢性能;并且酸度增加导致催化剂酸性(异丙苯裂解活性)下降和高温(>300℃)吸氢中心增加。测试数据也表明,酸处理导致载体表面性质发生了较大变化,氧化态铂物种与载体相互作用增强,部分铂变得较难还原。上述现象归因于在酸性条件下,酸解生成的Al~(3+)离子的再吸附,以及催化剂表面铂簇团短程有序结构的形成和非零价铂的存在。     

流化床甲烷/丙烷临氧CO2重整制合成气反应研究

研究了流化床反应器中甲烷、丙烷临氧自热CO2重整制合成气反应中不同催化剂的性能及表面积碳行为，并用热重分析、激光拉曼及透射电镜研究了催化剂表面的积碳物种及积碳量。结果表明，贵金属Pd、Pt由于对烷烃有较强的裂解作用，镍基及贵金属修饰的镍基催化剂表面有大量的纤维状炭生成；碱土和稀土金属改性的镍基催化剂有较好的抗积碳性能，大量碱土金属CaO修饰微球硅胶后负载的镍基催化剂在同等的反应条件下没有发现积碳，碱土金属对催化剂表面碱性的增强是催化剂抗积碳性能提高的原因。     

不同结构的分子筛在1-丁烯中催化裂解性能的研究

我们合成了不同Si含量的SAPO-18,并且利用了XRD、SEM、NH3-TPD进行了表征分析.利用微反固定床反应器评价了代表不同结构的H-ZSM-5(MFI)、H-Beta(* BEA)、SAPO-18 (AEI)系列分子筛的丁烯催化裂解性能.实验结果表明分子筛的结构和酸性对反应结果都有明显影响,分子筛酸量的增加提高了1-丁烯的转化率,但酸量过高会引发氢转移、芳构化副反应,从而降低丙烯的选择性;分子筛孔口大小、孔道结构决定了可以获得的最高丙烯选择性.具有八元环孔口、笼形结构特点的SAPO-18-0.8在线时间20 min时1-丁烯裂解中转化率为60.7％,获得的丙烯选择性达到59.1％.