丙烯醚化合成二异丙醚催化剂研究

比较了Hβ沸石、树脂、ZSM-5沸石等常用于丙烯醚化合成二异丙醚（DIPE）催化剂的性能，考察了助剂对Hβ沸石孔结构、酸度及催化活性的影响。结果表明，Hβ沸石上丙烯醚化合成DIPE的催化活性优于ZSM-5沸石，而树脂催化剂可催化丙烯水合生成异丙醇（IPA）反应。TiO2、ZrO2、碱土金属、稀土元素和VB族元素均使Hβ沸石的B酸中心减少，L酸中心增多。总酸量较大、L酸中心较多的催化剂，更有利于DIPE的生成。孔性质对催化剂活性的影响较小。TiO2可以大幅度提高DIPE选择性和时空产率，对提高丙烯转化率并无贡献。ZrO2可提高DIPE选择性、丙烯转化率和DIPE的时空产率，副产丙酮，且C6杂质较多。同时添加一种碱土金属、一种稀土元素和一种VB族元素制备的Hβ沸石催化剂具有较好的合成DIPE活性，在165℃、7.0 MPa、水/丙烯摩尔比0.5和LHSV 0.5h－1时，DIPE的初始收率达到39%。运转1 000 h后，DIPE收率仅下降了3%。     

β沸石催化剂上丙烯水合醚化反应的原位红外光谱研究

 采用原位红外光谱技术，对β沸石催化剂上的丙烯水合醚化反应过程进行了研究，并结合催化剂的表面酸性进行了讨论．丙烯水合及异丙醇脱水反应主要在催化剂的B酸中心上进行，而丙烯与异丙醇的醚化反应则主要依赖于催化剂的L酸中心．对于丙烯水合醚化反应，催化剂必须具有一定量的B酸中心，合适的B酸／L酸比例是催化剂同时具有高活性和高二异丙醚（以下简称异丙醚）选择性的关键．     

β沸石在丙烯醚化反应中的催化性能

研究了β沸石在不同焙烧温度和加入粘合剂条件下对丙烯与异丙醇合成异丙醚的催化性能。并通过ＸＲＤ、ＸＰＳ、ＮＨ３－ＴＰＤ、ＦＴ－ＩＲ及化学吸附等手段表征了β沸石的物理化学性质。结果表明：焙烧对丙烯醚化反应存在一合适的温度范围；Ａｌ２Ｏ３粘合剂提高了丙烯转化率，降低了异丙醇脱水活性；粘合剂使沸石表面上Ｌ酸中心的比例增加；丙烯醚化反应与Ｌ酸中心存在较好的对应关系，而异丙醇脱水反应与Ｂ酸中心对应；高温焙烧β沸石使骨架铝向表面迁移，粘合剂Ａｌ２Ｏ３能抑制沸石的晶胞收缩。     

铝化β沸石的硅铝分布及表面酸性质

研究了铝酸钠溶液处理对β沸石硅铝分布及表面酸性质的影响。通过XRD，NH3－TPD，Pyridine-IR及NMR表征了经NaAlO2溶液处理后的Hβ沸石的表面酸性质。结果表明，Hβ沸石的总酸量增加，B酸量和L酸量亦增加。NaAlO2溶液处理对β沸石具有补铝功能，补铝机理为Al(OH4)^-阴离子在Si(0Al)A位发生同晶取代。甲苯歧化与C9芳烃烷基转移反应的催化性能考察结果表明，NaAlO2溶液处理可以提高β沸石催化剂的芳烃转化率和（B＋X）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。     

硼改性对Hβ沸石表面酸性及丙烯与异丙醇醚化反应性能的影响

研究了硼改性的Ｈβ沸石表面酸性变化及其对丙烯与异丙醇醚化反应性能的影响。样品Ｂ２Ｏ３－Ｈβ的酸量随Ｂ２Ｏ３含量增加而增多。含量超过３％时酸量基本不变；对于Ｂ２Ｏ３－Ｈβ－Ａｌ２Ｏ３催化剂，Ｂ２Ｏ３使总酸量明显增大，并以Ｌ酸中心增加为主；Ａｌ２Ｏ３粘合剂的存在促进了Ｂ２Ｏ３与Ｈβ沸石间的相互作用；丙烯转化率及水的产率分别与Ｌ酸和Ｂ酸中心有很好的对应关系。丙烯与异丙醇的醚化反应主要在Ｌ酸中心上进行。     

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.     

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%.     

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.     

刊首语

采用FT-IR、 NH_3-TPD和~(27)Al MAS NMR等催化剂表征手段和间歇反应方法,系统研究了NaOH溶液(0.2～0.4mol/L)的碱改性和NaOH溶液与硝酸溶液(0.2 mol/L)的碱-酸组合改性对一种氢型Y沸石(Si/Al=7.5)的物化性质和环己酮肟液相贝克曼重排反应性能的影响.结果表明,碱改性具有脱硅作用,可使Y沸石的表面Bro¨nsted酸中心和Lewis酸中心数量显著增加.酸处理具有脱铝作用,可以选择性地脱除Y沸石中的一部分非骨架铝,从而降低碱改性催化剂的Lewis酸性.用0.2 mol/L NaOH溶液和0.2 mol/L硝酸溶液通过碱-酸组合改性得到的催化剂DeSiAl-Y-0.2在环己酮肟液相重排反应中表现出较好性能.在以苯甲腈为溶剂、反应温度和时间分别为130℃和3 h的条件下,其环己酮肟转化率和己内酰胺选择性都达到了82.9%,分别比Y沸石母体提高了18%和1.5%.在DeSiAl-Y-0.2催化剂上初步开展了反应条件和溶剂效应的研究工作,从中可以看出研制用于环己酮肟液相重排反应的Y型沸石催化剂的关键在于提高其己内酰胺选择性.     

Cu/Al2O3催化剂的改性及其对NO选择性还原的催化性能

 以 γ-Al2O3 为载体,采用SO2-4进行改性并添加助剂La,再负载上Cu2+, 制备了改性的Cu/Al2O3催化剂(Cu/La/SO2-4/Al2O3),考察了SO2-4改性和助剂La对催化剂在富氧条件下催化丙烯选择性还原NO 反应的影响,并借助红外光谱、X射线衍射、扫描电镜、热重分析、程序升温还原和X射线光电子能谱等方法研究了改性催化剂的性能与结构的关系. 结果表明,改性催化剂的催化活性较高, NO转化率可高达83.7%. 采用SO2-4改性可促进催化剂表面的酸量增加,并促使产生B酸中心; 助剂La可提高Cu物种的分散程度,并提高催化剂的热稳定性和还原性,从而可有效提高催化剂在富氧条件下对丙烯选择性还原NO反应的催化活性和水热稳定性.     

SO_4~（2－）－TiO_2－Hβ－Al_2O_3催化剂的制备及催化性能研究

以Ｈβ沸石为基础，通过ＴｉＯ_２改性及硫酸铵处理制备了ＳＯ－ＴｉＯ_２－Ｈβ－Ａｌ_２Ｏ_３催化剂，并由ＸＲＤ、ＸＰＳ、ＮＨ_３－ＴＰＤ、ＦＴＩＲ及化学吸附等手段考察了不同焙烧温度对该催化剂表面性质、酸性及催化性能的影响。结果表明：适宜的焙烧温度使ＳＯ－ＴｉＯ２－Ｈβ－Ａｌ２Ｏ３的酸量大幅度增加，强酸比例增大，并产生部分增强酸中心。高强度的酸性中心中，以Ｌ酸中心为主；５５０℃焙烧的样品能使沸石表面上ＳＯ与ＴｉＯ_２间发生较强的相互作用，高温焙烧则使浓度下降；该催化剂明显促进了丙烯与异丙醇的醚化反应，丙烯转化率由８．０％增高到１５．９％。关键词     

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。     

柠檬酸改性Hβ分子筛上的苯与丙烯烷基化反应

研究了柠檬酸改性对Hβ分子筛上苯与丙烯烷基化反应性能的影响。通过比较分析改性前后催化剂寿命、二异丙苯选择性及其异构体组成分布等的变化。结果表明，二异丙苯的选择性及各异构体的分布与催化剂的酸密度和酸强度有关；较高酸密度和酸强度有利于烷基转移反应的进行，但却加快了催化剂的失活。柠檬酸改性处理可调节Hβ分子筛的酸密度和酸强度，改善苯烷基化的催化反应性能。经0.50mol/L的柠檬酸处理后，Hβ催化剂的寿命比原来延长30%，正丙苯的质量分数减少90%。     

改性纳米HZSM-5催化剂上噻吩转化反应的研究

采用脉冲微反色谱研究了噻吩在不同方法制备的四种纳米HZSM-5沸石催化剂上的催化转化,并利用色质联用技术对反应产物定性.结果表明,在370℃下,噻吩在各种催化剂上除了脱硫生成硫化氢以外,还生成少量2-甲基噻吩、3-甲基噻吩和苯并噻吩等新的硫化物.噻吩转化率和脱硫率受反应气氛和催化剂酸度影响很大.氢气气氛比氮气气氛有利于提高噻吩转化率和脱硫率.临氢作用的实质是气相中的分子氢被催化剂上的L酸活化向噻吩裂化脱硫反应供氢.通过改性适当降低催化剂上的B酸中心数量和强度,增加L酸的比例,有利于发挥临氢作用.     

SO_4~（2－）－Fe_2O_3－Hβ－Al_2O_3催化剂制备方法对其表面性质和催化丙烯酸化反应性能的影响

首次以Ｈβ沸石为基础，采用一步浸渍法（Ａ）、机械研磨法（Ｂ）、沉积－沉淀法（Ｃ）及分步浸渍法（Ｄ）制备了ＳＯ－Ｆｅ２Ｏ３－Ｈβ－Ａｌ２Ｏ３催化剂，通过ＸＲＤ，ＸＰＳ，ＮＨ３－ＴＰＤ，ＦＴ－ＩＲ及化学吸附等手段对其物理化学性能进行了表征，并对其催化丙烯与异丙醇的酸化反应性能进行了评价．结果表明，在催化剂表面，ＳＯ，Ｆｅ２Ｏ３及Ｈβ沸石之间存在较强的化学作用，Ａ法和Ｃ法制备的催化剂具有明显的增强酸性；总酸量和Ｌ酸量增多，酸强度提高；该催化剂明显促进了丙烯醚化反应，其丙烯和异丙醇转化率分别由Ｈβ－Ａｌ２Ｏ３沸石的７．９８％和３５．１％提高到１４．８％和４０．０％，并发现该反应主要在Ｌ酸中心上进行．     

改性L石催化苯酚羟基化反应的应用

以L沸石为载体,分别采用浸渍法和离子交换法制备了Cu/L催化剂,并应用于苯酚羟基化反应.在苯酚与双氧水摩尔比等于3的条件下详细考察了反应时间、反应温度、L沸石酸碱性以及Cu的负载量和负载方法等因素对反应的影响.结果表明:采用浸渍法制备的催化剂比离子交换法制备的催化剂具有更高的活性,而且增加催化剂酸量或者升高反应温度均有利于提高苯酚转化.在最佳反应条件下,反应2h苯酚转化率为24.0%,苯二酚选择性为71.4%,其中n(邻苯二酚)/n(对苯二酚)为1.22.     

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。     

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。     

载体酸性对铜基交联黏土催化剂上C3H6选择性催化还原NO反应的影响

采用聚合羟基复合阳离子合成交联蒙脱土Al-Ce-PILC, 并分别用NH4NO3和(NH4)2SO4处理后， 将其作为载体, 采用浸渍法制备了应用于C3H6选择性催化还原NO反应的铜基交联黏土催化剂Cu/Al-Ce-PILC. 用Py-IR， IR和DSC等表征技术研究了不同处理方式对Al-Ce-PILC的结构、 酸性和催化剂活性的影响. 结果表明, 未经处理的Al-Ce-PILC中同时存在L酸和B酸, 以L酸为主, Cu/Al-Ce-PILC上NO的最大转化率仅为18。5％; 用NH4NO3处理提高了L酸量, NO转化率降低; 而用(NH4)2SO4处理改变了Al-Ce-PILC的酸性结构, 增大了B酸量, 并形成了超强酸中心, 催化剂上NO转化率显著提高, 在350 ℃时达最大值50.2％. B酸对于Cu/Al-Ce-PILC上NO的还原是必要的, 它有利于C3H6吸附并适度氧化为活性中间物种, 其酸量和酸强度的增加是催化剂活性改善的主要原因.