修饰晶种法合成MFI型分子筛膜包覆的活性炭颗粒

由于分子筛膜的分离和催化作用, 分子筛膜包覆的传统催化剂颗粒可以实现高效的催化过程. 活性炭颗粒作为一种常用的催化剂载体, 由于其表面的憎水性和不平整, 在不规则活性炭颗粒表面直接水热合成包覆一层分子筛膜非常困难. 为了克服上述缺点, 本文采用一种勃姆石凝胶修饰的晶种法在活性炭颗粒表面合成连续的分子筛膜. 以勃姆石溶胶为前驱体, 在活性炭颗粒表面通过喷涂预先形成一层相对平整的勃姆石凝胶层以改善活性炭表面. 在随后的晶种涂覆过程中, 晶种分散液加入部分勃姆石溶胶为胶粘剂, 所得的晶种层覆盖载体完全, 与载体结合牢固, 无需焙烧处理. 将晶种涂覆后颗粒在旋转动态水热175℃处理6 h, 得到分子筛膜包覆的活性炭颗粒, 所得材料分别用X射线衍射和扫描电镜进行表征. 包覆的分子筛膜为MFI 结构, 厚度约为5μm. 对比实验表明, 没有勃姆石溶胶修饰的活性炭颗粒上不能成膜. 这种勃姆石凝胶修饰晶种法为在各种惰性载体上合成分子筛膜提供了便捷的方法.     

晶种存在形态对所合成的SAPO-34分子筛性质及其甲醇转化催化性能的影响

采用常规水热合成法、添加粉末晶种和添加含有分子筛前驱体的液相晶种等方法制备了低硅铝比的SAPO-34分子筛。采用XRD、SEM、FT-IR及TPD等表征手段研究了合成方法对晶体结构、形貌、晶粒粒径及酸性的影响。并在固定床上对比了其甲醇转化制烯烃的催化性能差异。结果表明,晶种存在形态对分子筛的结晶度影响不大,但影响了硅在骨架中的分布、晶粒粒径和酸性等。与添加粉末晶种相比,采用含有分子筛前驱体的液相晶种法更有利于减小分子筛晶粒粒径,降低分子筛酸性,提高低碳烯烃选择性。     

无机SiO2-TiO2前驱体体系合成高性能TS-1分子筛

 在热处理条件下,使Ti(SO4)2在多孔硅胶表面自发分散形成具有类似于钛硅分子筛催化活性中心结构单元的Si-O-Ti键的SiO2 -TiO2前驱体,将该前驱体在模板剂四丙基氢氧化铵的作用下水热晶化得到了钛硅分子筛TS-1. X射线衍射、红外光谱和扫描电镜表征表明, TS-1分子筛晶化完全,钛原子已进入TS-1分子筛骨架. 苯酚羟基化反应测试结果表明,前驱体的热处理温度对合成的TS-1分子筛的催化性能影响很大,处理温度以450 ℃为宜.     

SAPO-34分子筛的制备及其催化应用研究进展

SAPO-34分子筛的制备方法及其合成因素是影响其晶体形貌、晶粒大小、酸性质和孔道结构等物化性质的重要因素,与分子筛的催化性能密切相关。本文对比分析了常规水热合成法、微波辅助合成法、干胶转化合成法和无溶剂合成法的优缺点,并重点介绍了模板剂、硅铝比、水铝比、硅源铝源和金属改性等制备参数对SAPO-34分子筛物化性质及催化性能的影响;简要总结了其在甲醇制低碳烯烃、氨选择性催化还原NOx和烃类催化裂解制低碳烯烃等催化应用中的进展。本文为设计和制备新型、高效SAPO-34分子筛提供一定的借鉴意义和研究思路。     

纳米 ZSM-22分子筛的水热合成及在甲醇转化反应中的性能

分子筛结构的独特性和多样性使其在催化、吸附分离和离子交换等领域有着广泛应用.近年来,纳米分子筛制备和应用受到极大关注.与传统微米分子筛相比,纳米分子筛具有较小的晶粒尺寸、较大的外表面积和较高的表面活性,能显著提高其分离和催化性能.制备纳米晶体的常用方法有过量模板法、空间限定法、晶种法、离子热合成法及微反应器合成法等.目前,已合成出多种拓扑结构的纳米分子筛,包括 FAU, MFI, MEL和CHA等. ZSM-22是一种具有 TON拓扑结构的一维十元环直孔道分子筛(孔口尺寸为0.45 nm ×0.55 nm),在长链烷烃异构化和烯烃异构化等反应中表现出优异的催化活性.水热合成法是制备 ZSM-22分子筛最常用的方法,所得样品晶粒尺寸为2–15μm,但由于 ZSM-22分子筛是一种亚稳态结构,为了防止杂晶生成,合成通常是在剧烈搅拌(通常大于400 r/min)下进行.目前已有报道在较低转速下合成 ZSM-22分子筛,但产物仍为微米晶体;或在微波辅助水热合成条件下合成亚微米 ZSM-22分子筛,但晶体尺寸不可调且合成过程需要较高功率的微波反应器.因此,在水热条件下合成纯纳米 ZSM-22分子筛仍然是一个巨大挑战.本文在上述研究基础上采用改进的水热合成法成功合成出纳米 ZSM-22分子筛,考察了转速﹑硅铝比及乙醇共溶剂对晶粒尺寸的影响,比较了纳米和常规微米 ZSM-22分子筛的甲醇转化反应性能.结果表明,采用改进的水热合成法能够在较低转速下合成出纳米 ZSM-22分子筛,晶体尺寸在150–800 nm范围可调.通过考察转速对晶粒尺寸的影响,发现静态合成条件下无法形成 ZSM-22分子筛,表明 ZSM-22分子筛合成需要一定的转速.转速在10–50 r/min变化时,可以合成出不同晶体尺寸的 ZSM-22分子筛,且随转速提高, ZSM-22分子筛晶体尺寸先减小后增大,表明纳米 ZSM-22分子筛合成存在最佳转速.另外,配料硅铝比能显著影响 ZSM-22分子筛晶体尺寸,随配料硅铝比增加, ZSM-22分子筛晶体尺寸先减小后增大.通过在合成体系中添加乙醇作为共溶剂,考察了有机溶剂对 ZSM-22分子筛晶粒尺寸的影响,发现有机溶剂能显著增大 ZSM-22的晶体尺寸.将本文合成的纳米和常规微米 ZSM-22分子筛用于甲醇转化反应,考察了晶体尺寸对 ZSM-22分子筛甲醇转化反应性能的影响.发现与常规微米 ZSM-22分子筛相比,纳米 ZSM-22分子筛催化剂寿命显著提高,说明晶粒尺寸减小能有效减缓积碳导致的分子筛失活;同时,反应产物中乙烯和芳烃选择性有所提高,这是由于外表面积增大所致.此外,还考察了不同硅铝比 ZSM-22分子筛的甲醇转化反应性能.结果表明,分子筛硅铝比会影响催化剂寿命,但晶体尺寸对催化剂寿命影响更大. ZSM-22分子筛硅铝比增大有助于提高低碳烯烃选择性,减少芳烃生成.     

蒸汽相中c轴取向连续完美单层B-AI-ZSM-5沸石膜的原位制备

MFI型沸石分子筛，由于其具有较宽合成条件、合适均的一孔径、可修饰和改 性的骨架和孔道系统，高的热稳定性、水热稳定性、化学稳定性和机械强度，不仅 广泛应用于传统的催化和分离领域，而且也广泛地应用于膜的制备。由于MFI型沸 石晶体体型和晶内孔道系统 的各向异性，控制晶体在载体表面的定向生长对于膜 分离、膜催化、膜传感等都极其重要的。文献中报道的c轴取向MFI型沸石膜层的制 备方法有：（1）晶体在强电场作用下在载体表面上进行定向排 列，然后在排列好 的晶体间喷镀或电镀一层金属膜；（2）在有刻蚀槽的微结构硅片表面进行组装； （3）水热合成法；（4）晶种层的二次生长法等。     

蒸汽相中c轴取向连续完美单层B-AI-ZSM-5沸石膜的原位制备

MFI型沸石分子筛，由于其具有较宽合成条件、合适均的一孔径、可修饰和改 性的骨架和孔道系统，高的热稳定性、水热稳定性、化学稳定性和机械强度，不仅 广泛应用于传统的催化和分离领域，而且也广泛地应用于膜的制备。由于MFI型沸 石晶体体型和晶内孔道系统 的各向异性，控制晶体在载体表面的定向生长对于膜 分离、膜催化、膜传感等都极其重要的。文献中报道的c轴取向MFI型沸石膜层的制 备方法有：（1）晶体在强电场作用下在载体表面上进行定向排 列，然后在排列好 的晶体间喷镀或电镀一层金属膜；（2）在有刻蚀槽的微结构硅片表面进行组装； （3）水热合成法；（4）晶种层的二次生长法等。     

二维层状分子筛前驱体的合成、改性及催化应用

二维层状分子筛前驱体具有三维分子筛的层结构单元,具备母体分子筛的特性,其开放二维片层骨架结构给合成新分子筛以及基于其改性得到新衍生结构分子筛提供新机遇,是近年来分子筛研究领域一个新热点。大量二维片层前驱体可直接合成或通过三维分子筛后处理获得,基于二维片层前驱体人们发展了溶胀、剥层、柱撑、原子扩孔、层重组等层操纵的策略,通过这些策略一些常规方法难以合成或不符合理论规则的分子筛被合成出来,这极大地丰富了二维层状分子筛前驱体的研究领域,扩展了其应用范围。本文概述了二维层状分子筛前驱体的结构特点,系统总结了近年来二维层状分子筛前驱体的合成方法,在此基础上着重阐述了其改性获得新结构分子筛的新策略,并介绍了在多相催化反应中的应用。     

纳米ZSM-22分子筛的水热合成及在甲醇转化反应中的性能（英文）

分子筛结构的独特性和多样性使其在催化、吸附分离和离子交换等领域有着广泛应用.近年来,纳米分子筛制备和应用受到极大关注.与传统微米分子筛相比,纳米分子筛具有较小的晶粒尺寸、较大的外表面积和较高的表面活性,能显著提高其分离和催化性能.制备纳米晶体的常用方法有过量模板法、空间限定法、晶种法、离子热合成法及微反应器合成法等.目前,已合成出多种拓扑结构的纳米分子筛,包括FAU,MFI,MEL和CHA等.ZSM-22是一种具有TON拓扑结构的一维十元环直孔道分子筛(孔口尺寸为0.45nm×0.55nm),在长链烷烃异构化和烯烃异构化等反应中表现出优异的催化活性.水热合成法是制备ZSM-22分子筛最常用的方法,所得样品晶粒尺寸为2–15μm,但由于ZSM-22分子筛是一种亚稳态结构,为了防止杂晶生成,合成通常是在剧烈搅拌(通常大于400r/min)下进行.目前已有报道在较低转速下合成ZSM-22分子筛,但产物仍为微米晶体;或在微波辅助水热合成条件下合成亚微米ZSM-22分子筛,但晶体尺寸不可调且合成过程需要较高功率的微波反应器.因此,在水热条件下合成纯纳米ZSM-22分子筛仍然是一个巨大挑战.本文在上述研究基础上采用改进的水热合成法成功合成出纳米ZSM-22分子筛,考察了转速﹑硅铝比及乙醇共溶剂对晶粒尺寸的影响,比较了纳米和常规微米ZSM-22分子筛的甲醇转化反应性能.结果表明,采用改进的水热合成法能够在较低转速下合成出纳米ZSM-22分子筛,晶体尺寸在150–800nm范围可调.通过考察转速对晶粒尺寸的影响,发现静态合成条件下无法形成ZSM-22分子筛,表明ZSM-22分子筛合成需要一定的转速.转速在10–50r/min变化时,可以合成出不同晶体尺寸的ZSM-22分子筛,且随转速提高,ZSM-22分子筛晶体尺寸先减小后增大,表明纳米ZSM-22分子筛合成存在最佳转速.另外,配料硅铝比能显著影响ZSM-22分子筛晶体尺寸,随配料硅铝比增加,ZSM-22分子筛晶体尺寸先减小后增大.通过在合成体系中添加乙醇作为共溶剂,考察了有机溶剂对ZSM-22分子筛晶粒尺寸的影响,发现有机溶剂能显著增大ZSM-22的晶体尺寸.将本文合成的纳米和常规微米ZSM-22分子筛用于甲醇转化反应,考察了晶体尺寸对ZSM-22分子筛甲醇转化反应性能的影响.发现与常规微米ZSM-22分子筛相比,纳米ZSM-22分子筛催化剂寿命显著提高,说明晶粒尺寸减小能有效减缓积碳导致的分子筛失活;同时,反应产物中乙烯和芳烃选择性有所提高,这是由于外表面积增大所致.此外,还考察了不同硅铝比ZSM-22分子筛的甲醇转化反应性能.结果表明,分子筛硅铝比会影响催化剂寿命,但晶体尺寸对催化剂寿命影响更大.ZSM-22分子筛硅铝比增大有助于提高低碳烯烃选择性,减少芳烃生成.     

高度b取向Silicalite-1分子筛膜的制备

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源, 四丙基氢氧化铵(TPAOH)为模板剂, 通过调变合成silicalite-1分子筛溶胶组成及反应时间等合成参数, 用原位水热晶化法在玻璃基底上制备了表面平整、连续性好且高度b取向的silicalite-1分子筛膜. 研究了溶胶组成及基底表面粗糙度与分子筛膜中晶体取向的关系, 讨论了晶化条件对分子筛膜厚度及膜中微晶尺寸及分布的影响, 实现了silicalite-1 沸石分子筛在基底表面的高度取向生长和膜中晶体大小及膜层微结构的调控. 本文描述的制备方法简单且重复性好. 此外, 还利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等分析方法对样品进行了表征.     

Critical Factors in the Seed‐Assisted Synthesis of Zeolite Beta and “Green Beta” from OSDA‐Free Na+–Aluminosilicate Gels

Organic structure‐directing agent (OSDA)‐free synthesis of zeolite beta is a subject of both scientific and industrial interest. Herein, we report a comprehensive investigation into the effects of various parameters on the seed‐assisted crystallization of zeolite beta in the absence of OSDA. The crystallization behavior of “OSDA‐free beta” is strongly governed by the chemical composition of the starting Na⁺‐aluminosilicate gel as well as by the Si/Al ratios of the calcined beta seed crystals, which are prepared using tetraethylammonium hydroxide (TEAOH). Furthermore, OSDA‐free beta seed crystals can be used to form zeolite beta, termed “green beta”. XRD, scanning electron microscopy, inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy, and ²⁷Al magic angle spinning NMR analyses showed that the OSDA‐free beta and green beta were of high purity and crystallinity. The nitrogen adsorption–desorption of OSDA‐free beta and green beta revealed higher surface areas and larger volumes in the micropore region than those of the beta seeds synthesized with OSDA after calcination. These results provide a robust and reliable process for the environmentally friendly production of high‐quality zeolite beta in a completely OSDA‐free Na⁺‐aluminosilicate system.     

Two‐stage phase separation of cellulose acetate membranes modified with plasma‐treated natural zeolite: Response surface modeling

Cellulose acetate (CA) microfiltration membranes were prepared by two‐stage vapor‐induced phase separation (VIPS) and immersion precipitation. To improve the hydrophilicity and permeability of the membranes at low operating pressures, plasma‐treated natural zeolite was incorporated into the membranes. A response surface methodology based on the three‐level central composite design (CCD) was used to model and optimize the casting solution composition of the membranes with the aim of maximizing membranes permeability. Three independent variables for CCD optimization were concentration of CA, polyvinylpyrrolidone (PVP) pore former, and plasma‐treated zeolite additive. The results showed that a second‐order polynomial model could properly predict the response (pure water flux) at any input variable values with a satisfying determination coefficient (R²) of 0.954. Also, analysis of variance (ANOVA) confirmed the adequacy of the obtained model. The permeability of the prepared membranes increased by increasing zeolite loading from 0.10 to 0.50 wt%, which was related to the membranes morphology and porosity and confirmed by scanning electron microscopy (SEM) images. Pure water flux of the membranes decreased by increasing CA concentration while an optimum PVP amount was required to reach the maximum flux. The result of the bubble point analysis well matched with surface SEM images of the membranes and permeability trend predicted by CCD model. Also, the prepared CA membranes with different compositions showed no toxicity for mouse L929 fibroblast, which indicated their nontoxic and biocompatible nature.     

Preparation and characterization of silicalite-1 membranes prepared by secondary growth of seeds with different crystal sizes

MFI-type zeolite particles of 0.1–1 μm in diameter were prepared by adjusting tetra-n-propylammonium hydroxide (TPAOH) and water contents in synthesis mixtures. Using those particles as seeds, MFI-type zeolite membranes were prepared on the surface of a porous mullite tube by secondary growth. The membranes were formed as polycrystalline zeolite layers on and inside the porous support, and the membranes were composed of the [h 0 h]-oriented crystallites. The membrane consisting of a-oriented crystallites could be also prepared. However, the a-oriented zeolite layers were not active on the permeation properties of butanes. Rather the size and loaded amount of the seed particles influenced on the permeation properties through the membranes. As a result, the n-C₄H₁₀/i-C₄H₁₀ permselectivity could be increased to 220 by adjusting the size and the loaded amount of particles. These results suggest that the number of loaded particles affects on the permeation properties through the membranes.     

以拟薄水铝石为铝源合成的β沸石的表征和催化性能(英文)

考察了以拟薄水铝石为铝源、固体硅胶为硅源、四乙基氢氧化铵为模板剂时不同晶化混合液ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比和不同晶化温度对β沸石合成的影响。ＸＲＤ、ＴＧＡ、ＩＣＰ及ＳＥＭ研究结果表明,在晶化混合液ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比为２０至５０之间、晶化温度为１４０℃～１６０℃范围内能合成出高结晶度的β沸石,且β沸石硅铝比与晶化混合液硅铝比呈良好的线性关系：ＴＧＡ总失重量随β沸石硅铝比增加而增加,晶化温度对β沸石的晶粒度没有明显影响。此外,所制备的Ｈβ沸石对甲苯与Ｃ９芳烃歧化和烷基转移反应具有良好的催化性能。     

PREPARATION OF SILICALITE-1 AND ZSM-5 ZEOLITE/ CERAMIC COMPOSITE MEMBRANES

ＰＲＥＰＡＲＡＴＩＯＮＯＦＳＩＬＩＣＡＬＩＴＥ┐１ＡＮＤＺＳＭ┐５ＺＥＯＬＩＴＥ／ＣＥＲＡＭＩＣＣＯＭＰＯＳＩＴＥＭＥＭＢＲＡＮＥＳＺｈａｎｇＬｉｘｉｏｎｇ，ＪｉａＭｅｎｇｄｏｎｇ，ＭｉｎＥｎｚｅ（ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｅｔｒｏｌｅ...     

Tailor and Control of Acidic Strength in Ordered Mesoporous Aluminosilicates by Using Preformed Zeolite Precursors

The acidic strength of ordered mesoporous aluminosilicates of MAS-2, MAS-3, MAS-7 and MAS-9 and microporous crystals of Y, L, beta, and ZSM-5 zeolites was systemically investigated by temperature-programmed desorption of ammonia (NH3-TPD). Due to the use of preformed zeolite precursors of Y, L, beta and ZSM-5, the ordered mesoporous aluminosilicates with distinguished acidic strength were obtained, being dependent on the type of preformed zeolite precursors. Therefore, the acidic strength of these mesoporous aluminosilicates could be tailored and controlled.     

Nanocomposite fuel cell membranes based on Nafion and acid functionalized zeolite beta nanocrystals

We have prepared nanocomposite proton exchange membranes (PEMs) based on Nafion with sulfonic acid functionalized zeolite beta (AFB) as an additive. 2.5 and 5 wt% AFB composite membranes possess proton conductivity/methanol permeability (selectivity) ratios as much as 93% higher than commercial Nafion 117 at 21 °C, and 63% higher at 80 °C. These 2.5 and 5 wt% AFB composite membranes also outperform commercial Nafion 117 in direct methanol fuel cell performance evaluations. The composite membranes are characterized using X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, four-electrode impedance for proton conductivity, two-compartment permeation for methanol crossover, and direct methanol fuel cell performance.     

二次生长法NaA沸石分子筛膜的合成与表征——推荐一个研究型综合实验

介绍一个研究型综合实验——二次生长法NaA沸石分子筛膜的合成与表征。实验预先利用热浸渍法在α-Al_2O_3多孔载体管外表面引入NaA沸石分子筛晶种,再通过二次生长法合成NaA沸石分子筛膜。用扫描电子显微镜和X射线衍射仪表征载体管和NaA沸石分子筛及膜的形貌和结构,并利用渗透蒸发乙醇脱水膜分离装置测试膜的分离性能。通过本实验使学生了解膜分离技术这一科学前沿领域,激发学生对科学研究的兴趣,培养学生的科研探究能力。本实验涵盖合成、表征及性能测试,知识要点多、学科覆盖面广,有利于提升学生的实践操作能力、创新意识和综合运用知识的能力。     

Stepwise synthesis of sandwich-structured composite zeolite membranes with enhanced separation selectivity

Sandwich-structured composite zeolite membranes with enhanced hydrogen selectivity were prepared on porous α-Al(2)O(3) supports by using 3-aminopropyltriethoxysilane as an interlayer.     

核壳结构的Beta-Y复合分子筛的合成与表征

采用两种不同的水热晶化法合成Beta-Y复合分子筛,并采用XRD、SEM-EDS、FT-IR、N₂ 吸附-脱附技术对其进行表征。结果表明,以Beta分子筛为唯一硅源合成的sample A具有Y和Beta分子筛两种晶型结构,为机械混合形式;而以Beta分子筛母液为前躯体合成的sample B为核壳结构的复合分子筛,具有Y和Beta分子筛两种晶型结构,其核相为Beta分子筛,壳层为Y型分子筛,其晶体中具有介孔结构,并且介孔孔径比较集中。