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.     

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。     

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.     

氧化物载负型沸石催化剂的阈值效应( 英文)

用一系列氧化物，如B2O3，Sb2O3和MgO，对HZSM-5沸石以及用Sb203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，对二甲苯选择性防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，对二甲苯选择性达到最大，对某些体系可高达95％左右，而在既Sb2O3／Hβ催化剂上进行间二甲苯异构化反应时，其H甲苯产物中对邻比选择性也在Sb203的阈值附近达到极值，此后基本不再随Sb203载量增加而增大．我们称这一现象为阈值效应．TPD测试结果表明负载氧化物后沸石表面酸性有所削弱，在氧化物载量高于分散阈值后其变化趋于缓慢。阈值效应的产生应是分散的氧化物对沸石的孔道和表面酸性进行单层改性的结果．     

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。     

ZSM-5沸石选择性催化作用的研究III.对二甲苯选择性的量子化学处理

本文用EHMO法研究了ZSM-5分子筛及其经MgO改性后催化甲苯和甲醇反应生成对二甲苯的选择性问题。讨论了分子筛对甲苯的作用,计算采用分子筛的窗口模型,分别考虑了甲苯分子头部到尾部不同部位与窗口的相互作用。计算结果表明,甲苯分子头部进入分子筛窗口时,对位碳原子的电荷密度增加很多,有利于对二甲苯选择性的提高。然后考察了经MgO改性后对于对二甲苯选择性的影响。计算结果表明,经MgO改性后的分子筛使甲苯分子对位碳原子的电荷密度变得更大,这大大有利于对二甲苯选择性的提高,与实验结果完全一致。     

金属氧化物改性的HZSM-5催化热解木质素定向制备对二甲苯（英文）

对二甲苯是石化行业中一种重要的大宗化学品,而且生物质基对二甲苯的制备在学术和工业领域都具有重要意义.对木质素和甲醇在不同金属氧化物改性的HZSM-5催化剂作用下共催化热解一步法制备可再生的对二甲苯的过程进行了研究.研究结果表明,在HZSM-5催化剂中引入La,Mg,Ce和Zn元素可以调节催化剂的酸强度和强酸性位点,进而促进轻芳烃(如苯和甲苯)烷基化形成对二甲苯以及间/邻二甲苯向对二甲苯的异构化.木质素和甲醇的共催化热解显著地提高了对二甲苯的产率.在20%La_2O_3/HZSM-5催化剂作用下,木质素与33 wt%甲醇共催化热解获得的对二甲苯的最高收率为13.9%,对二甲苯/二甲苯比率为82.7%.并且基于产物的分析以及催化剂的表征,提出了由木质素制备对二甲苯的可能反应途径.     

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。     

MgO改性HZSM-5型分子筛对合成LPG的影响

以Mg(NO3)2.6H2O乙醇溶液等体积浸渍分子筛HZSM-5进行改性,与自制的甲醇催化剂(MeLi)机械混合制得合成液化石油气(LPG)双功能催化剂。通过NH3-TPD对改性HZSM-5分子筛酸性表征,在固定床单管反应器上,研究MgO在催化剂中含量对一步法合成LPG的影响,并对催化剂进行寿命实验。结果表明,随着MgO在催化剂中含量的升高,HZSM-5的强酸强度随之降低;MgO在HZSM-5中质量分数在0.25%~1.00%时,催化剂的效果最佳。改性HZSM-5作为脱水催化剂,可提高目标产物的含量,同时大幅度提升催化剂的寿命及稳定性。     

镁改性HZSM-5对Cu-ZnO-Al2O3/HZSM-5催化合成气直接制二甲醚反应的影响

 采用浸渍法制备了一系列MgO改性的HZSM-5分子筛,并以MgO/HZSM-5为甲醇脱水催化剂与Cu-ZnO-Al2O3甲醇合成催化剂组成双功能催化剂,在连续流动加压固定床反应器上考察了其对合成气直接制二甲醚反应的催化性能. 结果表明,以适量MgO改性的HZSM-5分子筛组成的双功能催化剂上,二甲醚选择性可高达64.8%,CO2和烃类副产物的选择性分别为30.2%和0.4%; 由未改性的HZSM-5分子筛组成的双功能催化剂上,二甲醚选择性仅为49.1%,CO2和烃类副产物的选择性则分别高达37.1%和9.3%. 当MgO含量过高时,则CO转化率和二甲醚选择性均降低. 根据实验结果,提出了甲醇在MgO/HZSM-5上脱水的反应机理.     

Enhancement of Bio-based para-Xylene Selectivity in Catalytic Fast Pyrolysis of Cellulose Using a Surface-modified Mg/P/HZSM-5 Catalyst

With the growing consumption of oil, the production of /?-xylene(PX) from renewable biomass has gained significant attention recently. This work demonstrated that cellulose, a main component in lignocellulosic biomass, was directly converted into PX over the Mg/P surface-modified zeolites. The catalysts modified by the incorporation of P2O5 and MgO into HZSM-5(HZ) promoted the isomerization of zw-/o-xylenes to p-xylene. The PX selectivity was greatly enhanced using the modified zeolites due to the deactivation of external surface and the adjustment of pore entrance. In addition, the addition of methanol to cellulose was beneficial to increase the selectivity of xylenes due to the alkylation reactions and the Diels-Alder reactions between cellulose-derived furans and methanol-derived olefins. The highest PX yield of 10.7%(molar fraction) with a high PX selectivity in xylenes(97.1%) was obtained over the 10%Mg/5%P/HZ catalyst. The reaction pathway for the formation ofp-xylene was addressed according to the study of the key reactions and the characterization of catalysts.     

掺杂物对负载型ZrO_2/Al_2O_3的催化性能的影响

用浸渍-沉淀法分别制备了负载型ZrO_2/Al_2O_3和ZrO_2-(MgO、 K2O、 CeO_2、La_2O_3)/Al_2O_3催化剂. 用XRD、 BET、 TPD对催化剂的晶相结构、比表面积、孔径分布、表面酸碱性等进行了表征;同时以CO_2和CH_3OH为探针用原位红外对催化剂的吸附行为进行研究. 结果表明, 掺杂氧化物有效的阻止ZrO_2晶粒的团聚, 并提高了催化剂的比表面积和平均孔径;CeO_2的添加有利于碱性中心数的增多, La_2O_3有利于酸性中心数的提高. 原位红外结果表明CH_3OH能在ZrO_2-(CeO_2、 La_2O_3)/Al_2O_3催化剂表面发生解离吸附, 而CO_2在催化剂表面均出现单齿态吸附. CO_2和CH_3OH在常压下直接合成碳酸二甲酯(DMC)反应中ZrO_2-(CeO_2、 La_2O_3)/Al_2O_3催化剂表现出较好的催化活性和选择性.     

ZSM-5分子筛上烷基化过程中“反向效应”的产生及其克制方法

在综述甲苯择形烷基化机理并分析产生“反效应”的原因的基础上,提出了克制的“反向效应”的设想。Ｓｂ２Ｏ３,ＴｉＣｌ４,ＳｉＣｌ４,Ｈ３ＰＯ４,Ｍｇ（Ａｃ）２等化合物对分子筛进行改性,测定改性前后分子筛的表面酸性与孔结构,关联乙基化反应结果,证实中强酸中心在乙基化反应中的重要作用,认为保持孔道的畅通是解决“反应效应”的关键。并采用了Ｋ－Ｍｇ改性,制备出对甲苯乙基化具有高初活性和高对位选择性的催化剂。     

表面富硅型ZSM-5分子筛的甲醇制对二甲苯联产低碳烯烃催化性能

通过表面化学改性制备表面富硅型ZSM-5分子筛,采用XRD、N2等温吸附-脱附、TEM、NH3-TPD和Py-FTIR等手段对其孔结构和酸性质进行了表征,考察其甲醇制对二甲苯联产低碳烯烃反应的催化性能。结果表明,引入Zn使催化剂中一部分强酸转变为中强酸,并增加了具有脱氢作用的Zn-L酸中心,提高乙烯和丙烯的选择性;Mg改性不仅可以调节孔道的择形性,而且增加了L酸中心的数量,有利于PX的生成;不同硅源的多次硅沉积使得SiO_2可以更均匀地沉积在外表面,调变催化剂的酸性质和孔结构,从而进一步提高对二甲苯及乙烯和丙烯的选择性。最终,二甲苯中对位选择性可达到87.1%,二甲苯及乙烯和丙烯的选择性达到61%,乙烯在C_2烃类的选择性高达97.8%,丙烯在C_3烃类中选择性高达90.6%。     

HZSM—5沸石内外表面酸,孔大小和择形催化性能的研究

用吡啶、2,4-二甲基喹啉及NH_3吸附的TPD法测定了HZSM-5沸石的内、外表面酸量和酸分布,用环己烷吸附速度和吸附量表征孔大小,以乙苯歧化和对二乙苯异构化作研究择形催化反应.结果表明,HZSM-5外表面酸约占总酸量的20％,内、外表面酸均为非均匀分布.强酸位是对二乙苯和乙苯裂化的活性中心,而对歧化和异构化反应生成对位异构体的选择性影响不大.间二乙苯主要在内表面酸中心上生成,而对二乙苯在外表面酸位上异构化不是主要途径.对位选择性的提高与环己烷吸附速度减小有很好的对应关系,而与酸量变化关系不大.虽然中强和弱酸位对对位选择有一定影响,但影响对位选择性的主要因素是沸石的孔径大小.     

Suppressed formation of CO2 and H2O in the oxidative coupling of methane over La2O3/MgO catalyst by surface modification

Oxidative coupling of methane (OCM) is a promising way to convert methane into C_2 hydrocarbons. However, CO_2 and H_2O are by-products of the reaction. To utilize the higher activity of lanthanum oxide and save its usage, MgO supported La_2O_3 catalyst was prepared. Surface modification of the catalyst with nitric acid was made to suppress the formation of the by-products. Experimental results indicated that the addition of nitric acid increased the surface oxygen species with binding energy of ca. 531.7 eV and at the same time reduced the pore volume of the catalyst. These effects of nitric acid finally led to the increase of C_2 selectivity and the decrease of the by-products formation. Hydrogen selectivity was found about 14%- 18% over the catalysts adopted in this work.     

MgO改性的HZSM-5酸性和催化作用

以MgO为修饰剂对HZSM - 5沸石进行改性。以XRD、NH3-TPD为手段研究了 (MgO)HZSM - 5酸性并和甲苯甲醇烷基化反应的活性与选择性进行了关联。实验结果表明 ,MgO和HZSM - 5表面有一定的相互作用。HZSM - 5被MgO改性后 ,表面强酸中心减少从而使探针反应的活性下降但选择性提高。     

氧化铝担载的贵金属铱基催化剂的制备及其对甲醇裂解反应的催化性能

 以ZrO2, La2O3或MgO为助剂制备了氧化铝担载型铱基催化剂,考察了其对甲醇裂解反应的催化性能,并用X射线光电子能谱、程序升温还原、 H2程序升温脱附和CO程序升温脱附等技术对催化剂进行了表征. 结果表明, ZrO2, La2O3和MgO助剂的引入均能提高主产物氢气和CO的选择性. ZrO2是甲醇裂解反应的优良助剂,可以显著提高甲醇的转化率和氢气的收率. 氧化铝担载型贵金属铱基催化剂上存在强的氢溢流现象,这使催化剂具有良好的反应性能,同时有利于产物的脱附,氧化物助剂的加入能够进一步促进氢的溢流.