晶种导向下干胶法合成ZSM-5分子筛

以廉价水玻璃为硅源,在晶种替代有机模板剂的条件下采用干胶法合成了ZSM-5分子筛。利用XRD、SEM、TEM、FTIR、N_2吸附-脱附和NH_3-TPD等分析方法对合成样品进行了表征和测试,考察了合成条件对ZSM-5分子筛晶化过程的影响。结果表明,在硅铝比(n/n)为30~70,钠硅比(n/n)为0.12~0.20时都可以得到结晶度良好的ZSM-5分子筛。研究发现,干胶法合成ZSM-5,在不引入外加水的情况下也可以得到ZSM-5样品,外加水的引入能够有效地提高晶化速率;与水热法合成ZSM-5分子筛相比,干胶法可以显著地缩短晶化时间,同时,合成样品的晶体尺寸也有所减小。     

具有纳米线镶嵌结构ZSM-5/L复合分子筛的合成及表征

采用两步晶化法,以四丙基氢氧化铵预处理ZSM-5为晶种,快速合成了纳米线镶嵌结构ZSM-5/L复合分子筛.通过XRD、SEM-EDX、TEM和N₂吸附-脱附等手段对合成样品的物理化学性质进行了表征.孔道性质表明复合分子筛具有微孔和介孔的多级孔道结构,椭球的L分子筛镶嵌在纳米线的ZSM-5分子筛周围.晶种预处理影响了溶胶的电荷及分子筛的形貌,当合成样品中ZSM-5的质量分数小于2%（重量百分比）时,凝胶的负电荷较多,易形成椭球状L分子筛;当合成样品中ZSM-5的质量分数大于2%（重量百分比）时,zeta电位在-39.822~-42.352 mV之间波动,ZSM-5分子筛的形貌从长条状逐渐转变为纳米线状.阳离子比影响复合分子筛中L分子筛形成,当阳离子比R=n（K₂O）/（n（K₂O）+n（Na₂O））小于0.6时,不利于L型分子筛的形成;当阳离子比大于0.6,即K⁺较多Na⁺较少时,有利于L型分子筛中α-钙霞石笼的形成.     

EU-1分子筛的合成及其在正己烷异构化反应中的催化性能

在不同硅铝比(n_SiO2/n_Al2O3)的合成凝胶(含纯硅凝胶)中引入晶种,合成了纯相的EU-1分子筛。研究了铝源、模板剂和晶种添加量对EU-1分子筛的结晶度、形貌尺寸等的影响;重点研究了不同硅铝比对样品结晶度、晶粒尺寸、酸性、比表面积和孔容等的影响。将合成结果绘制成了纯相EU-1分子筛的合成条件三元图,从三元图可看出,晶种法可显著扩大纯相EU-1分子筛的合成区域。将Pt/H-EU-1用于正己烷异构化反应,结果表明,该催化剂具有优异的正己烷异构化活性及稳定性,对异构烷烃有较高的选择性。     

两段变温法水热合成多级孔ZSM-5分子筛及其催化裂化性能

以四丙基氢氧化铵（TPAOH）为单一模板剂,采用低温老化、高温晶化2段变温法合成出了球状多级孔ZSM-5分子筛。利用XRD、FT-IR、NH₃-TPD、SEM、TEM以及氮气吸-脱附等测试对合成样品进行了表征。结果表明：直径约为2 μm左右的球状多级孔ZSM-5分子筛颗粒内的晶间介孔和大孔主要由棒状纳米晶堆积而成的,该产品具有较大的比表面积和介孔孔容。同常规水热法一步合成的微孔ZSM-5分子筛相比,2段变温法合成的多级孔ZSM-5分子筛具有更高的B酸/L酸比例（C_BP/C_LP）、强酸/弱酸比例（C_s/Cw）以及活性位可接近性指数（ACI）。催化裂化评价结果显示,得益于活性位可接近性指数等指标的提高,球状多级孔ZSM-5分子筛比常规合成的微孔ZSM-5分子筛具有更高的转化率和丙烯收率等优异的催化性能。     

类固相法快速合成高钙镁离子交换性能的P型分子筛

以硅铝干凝胶为硅源和铝源,氢氧化钠为碱源,采用类固相法快速合成了P型分子筛,并通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等手段对产品进行了表征分析。结果表明,硅铝干凝胶的组成n_SiO2/n_Al2O3=5,晶化时间和晶化温度分别为3 h、140℃,原料的组成n_Na2O/n_SiO2、n_H2O/n_SiO2=18.51时,可制备形貌均一、结晶良好的P型分子筛产品。与传统水热法相比,该方法极大地减少了合成过程的用水量,缩短了晶化时间,提高了产品的钙镁离子交换性能,从整体上优化了P型分子筛的合成工艺。     

系列硅铝比纳米薄层ZSM-5分子筛的合成和表征

以自制不对称双子季铵盐表面活性剂为模板, 在水热合成体系中控制合成系列硅铝比纳米薄层ZSM-5分子筛.采用X射线衍射(XRD)、N₂吸附-脱附、X射线荧光光谱(XRF)、扫描电镜(SEM)和²⁷Al魔角旋转核磁共振(²⁷Al MAS-NMR)对合成的样品进行了表征. 详细研究了晶化温度、晶化时间、结构导向剂(SDA)用量、碱度等对合成的影响和纳米薄层ZSM-5分子筛的形成过程. 结果表明: 分子筛硅铝比越高, 结构导向剂用量越大, 所需的晶化时间越短; 晶化温度越高, 晶化时间越短; 且不同硅铝比纳米薄层ZSM-5分子筛的形貌规整度、比表面积和介孔/微孔孔容比例随着硅铝比而变化.     

硼和氟掺杂ZSM-5分子筛的制备及其甲醇制丙烯反应性能

采用两步水热晶化法,通过在合成体系中加入硼酸、氟化铵、氟硼酸铵,合成出了硼和氟改性的ZSM-5分子筛。利用X射线衍射、氮气吸附-脱附、29Si固体核磁共振波谱、傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜以及NH₃程序升温脱附等测试手段对样品进行了表征。结果表明：硼和氟掺杂条件下可以合成具有较高结晶度的ZSM-5分子筛,杂原子掺杂提高了分子筛的硅铝比;硼和氟掺杂可以显著降低ZSM-5分子筛的Lewis酸量,但提高了Brønsted酸量;硼和氟共同作用可以降低ZSM-5分子筛的颗粒尺寸。甲醇制丙烯评价结果显示：较低的Lewis酸量和适宜的Brønsted酸性有利于提高丙烯选择性和催化剂寿命;NH₄BF₄改性的ZSM-5分子筛（Z5-BF2）表现出较高的丙烯选择性和较长的催化剂寿命。     

一种合成高水热稳定性微孔-介孔复合分子筛β沸石/MCM-41的新方法

首次以β沸石作为硅铝源制备了β沸石/MCM-41微孔-介孔复合分子筛材料，通过XRD、IR、N₂吸附脱附、SEM和水热处理等手段对复合材料进行了表征，并与MCM-41和β沸石及二者的机械混合物的有关性能进行了对比研究。结果表明，复合分子筛明显不同于机械混合物，其水热稳定性远远高于普通方法合成的介孔分子筛，而且发现通过改变体系的n_Na/n_Si比，可以调变复合样品中的微孔、介孔相的相对含量。     

微波场中T型分子筛的合成及晶化研究

研究了微波场中T型分子筛的结晶过程。考察了微波加热体系中合成参数如合成时间、溶胶组成、反应压力和模板剂用量对分子筛晶化的影响。微波加热的主要优点是减少合成时间,无模板剂的溶胶在普通加热条件下的晶化时间需要120 h,而在微波场中则仅需要20～25 h。另一方面,由于微波的快速加热特性促进了稳定相钙十字沸石的生成,从而减小了次稳定相T型分子筛的结晶区间。在未添加模板剂条件时,100 ℃下微波水热合成T型分子筛的结晶区间为：20≤n_SiO2/n_Al2O3≤22和0.31≤ n_M2O/n_SiO2≤0.33(其中M₂O=Na₂O+K₂O, n_Na/n_K=3和n_M2O/n_SiO2=11.70)。在普通加热和微波加热合成体系中,添加模板剂均能扩大结晶区间,同时还可以进一步减少合成时间。     

CoSAPO-34分子筛的合成、表征及其光催化脱氮性能

利用水热合成法,以三乙烯四胺（TETA）为模板剂,正硅酸乙酯、磷酸、氢氧化铝及乙酸钴为原料,合成了CoSAPO-34分子筛。通过扫描电子显微镜（SEM）、粉末X射线衍射（XRD）、热重（TG）、N2吸附-脱附和紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）等方法对合成的分子筛进行表征。以吡啶-正辛烷体系为模拟油品对分子筛催化剂的脱氮效果进行评价,考察了样品的用量、光催化时间及循环催化次数对其脱氮性能的影响。结果表明：当合成原料的物质的量之比为n_P2O5：n_AL2O3：n_SiO2：n_Co：n_TETA=1：0.26：0.82：0.81：2.05,在200 ℃晶化24 h,合成得到粒径约为50 μm、仍保持了SAPO-34分子筛的骨架结构、形貌为立方体的CoSAPO-34分子筛,而且该分子筛具有较好的热稳定性。在500 W氙灯光照条件下反应150 min,样品对质量分数为100 μg·g^-1模拟油品的脱除率达到70%,循环3次光催化脱氮活性基本保持不变。     

高岭土原位无溶剂法合成小粒径ZSM-5分子筛

结合原位水热法和无溶剂法的优点,在不添加有机模板剂和溶剂的基础上,以高岭土为原料通过晶种诱导绿色高效地合成出ZSM-5分子筛。运用X射线衍射、N2吸附-脱附、扫描电镜、透射电镜和NH3程序升温脱附(TPD-NH3)等技术对ZSM-5分子筛进行表征。表征结果与原位水热法合成的ZSM-5分子筛相比,原位无溶剂法合成ZSM-5分子筛的结晶度较高、晶体粒径较小、酸强度略高、孔结构相似。     

硅胶原位合成ZSM-5分子筛及其催化性能的研究

以正丁胺为模板剂,采用水热晶化法在固体硅胶小球上原位合成了ZSM-5分子筛。考察了晶化温度、晶化时间、初始凝胶硅铝比及H2O/ SiO2、BuNH2/ SiO2、OH-/SiO2对ZSM-5相对结晶度的影响,得到了ZSM 5的合成化学规律。采用XRD、SEM、FT IR及N2吸附手段对固体硅胶小球上原位合成的复合结构分子筛进行了表征。结果表明,这种材料具有介孔和微孔的复合结构特征,而且很好地保持了硅胶小球的形貌。以大庆VGO为原料,在重油微反装置上对该复合结构分子筛进行催化性能评价。结果表明,使用硅胶原位合成的ZSM-5分子筛可显著提高低碳烯烃选择性和收率。     

Shaped binderless ZSM-11 zeolite catalyst prepared via a dry-gel conversion method:Characterization and application for alkylation of benzene with dimethyl ether

Shaped binderless ZSM-11 zeolite catalysts were synthesized via a dry-gel conversion technique from 70ZSM-11/30 SiO_2mix extrudates. 1,6-hexanediamine combined with tetrabutylammonium bromide was proved to be the best structure directing agent for the synthesis of the binderless ZSM-11 catalyst, without adding other alkaline materials. The 70HZSM-11/30 SiO_2mix serials materials crystallized for different times were detected by X-ray diffraction(XRD), nuclear magnetic resonance(NMR), scanning electron microscopy(SEM), transmission electron microscopy(TEM), scanning transmission electron microscopy–energy dispersive spectroscopy(STEM–EDS) techniques, and so on. In order to investigate the possible crystallization mechanism, the textural and structural properties of 70HZSM-11/30 SiO_2mix serials samples were further characterized by N_2 adsorption–desorption. Acid properties were determined by temperature-programed desorption of NH_3(NH_3-TPD) and pyridine adsorption-infrared(Py-IR) measurements. In the alkylation of benzene with dimethyl ether, the serials catalysts exhibited different benzene conversions. 70HZSM-11/30 SiO_2mix showed the lowest benzene conversion while sample 70HZSM-11/30 SiO_2mix-6.5h synthesized only for 6.5h displayed a higher benzene conversion, even higher than the value over 70HZSM-11/30Al_2O_3mix. Extending the crystallization time, the obtained samples displayed the increased benzene conversion in general under the same reaction conditions. In the end, the relation of physicochemical properties with the reaction performance was investigated.     

异相晶种诱导快速合成低硅菱沸石分子筛

在不含有机模板剂体系(OSDAs)中,利用异相晶种(T型分子筛)诱导快速合成出纯相的低硅菱沸石分子筛。采用XRD、SEM、TEM、27Al MAS NMR和紫外拉曼等手段表征分子筛的结构属性和形貌特点。详细研究了菱沸石分子筛的晶化过程以及晶种添加量、nAl2O3/nSi O2、nH2O/nSiO2和碱度对菱沸石分子筛晶化的影响,并探讨T型分子筛晶种诱导合成菱沸石分子筛的晶化机理。原位合成体系中仅形成L型分子筛晶相,而一定量T型分子筛异相晶种的加入诱导溶胶快速制备出纯相的菱沸石分子筛。T型分子筛晶体在一定的水热条件下不断溶解而释放的六元环(6R)和四元环(4R)迅速形成菱沸石分子筛特征笼(CHA笼),抑制了L型分子筛特征单元和特征笼(不含四元环的CAN笼)的形成。     

晶种导向干凝胶法制备成型ZSM-5分子筛

在干凝胶法制备ZSM-5 分子筛的体系中添加晶种导向剂, 控制分子筛的生长, 制备了纳米沸石组装的无粘结剂成型多级孔ZSM-5 分子筛, 一步完成纳米分子筛的制备及组装成型, 即克服了传统纳米粒子难以过滤分离的问题, 同时组装所形成的多级孔有助于改善分子在催化剂内的扩散, 从而提高催化反应效率. 以硅胶、薄水铝石为原料, 四丙基氢氧化铵(TPAOH)和ZSM-5 晶种导向胶作为粘结剂, 通过混捏、挤条得到直径2 mm的条状前驱物, 随后通过干凝胶转换法制备成型分子筛. 所用晶种导向剂组成为0.35TPAOH:1SiO₂:20H₂O:4C₂H₅OH. 通过X射线衍射(XRD), 热重(TG)分析和傅里叶变换红外(FTIR)光谱等方法对分子筛晶化过程进行了表征, 结果表明晶种导向剂加入量对分子筛生长速度及多级孔结构均有影响. 当所加晶种导向剂中TPAOH与SiO₂的摩尔比为0.025时, 经过3 h晶化, 分子筛相对结晶度达到100%. 扫描电镜(SEM)结果表明, 合成的分子筛尺寸约为200 nm, 组装形成的多级孔分子筛的介孔体积为0.28 cm³·g^-1. 通过NH₃ 程序升温脱附(NH₃-TPD)考察了所得成型分子筛的酸性, 发现该分子筛酸性与市售的粉末H-ZSM-5分子筛类似.     

Study on antimony oxide self-assembled inside HZSM-5

Sb/ZSM-5 was obtained by solid-state reaction with the mixture of Sb₂O₃ and zeolite HZSM-5 under a dry nitrogen flow at 773 K. Characterization of the treated zeolite was undertaken with XRD, ²⁷Al MAS NMR, BET, TGA and FT-IR. The results revealed that part of the antimony oxides migrated into the channels of zeolite, and decreased the Brönsted acid sites in Sb/ZSM-5 remarkably. The other part of antimony oxides together with the amorphous alumino-silicate in the products distributed on the external surface of zeolite ZSM-5 and modified it, while the framework of ZSM-5 in crystal phase was retained. The structure of occluded antimony oxide inside the channels of ZSM-5 was studied by XRD Rietveld method. The result showed that their structure can be described as a chain of non-perfect [Sb₅O₅(H₂O)₂]_n⁵ⁿ⁺, which is parallel to the straight channel of ZSM-5. There is about 0.6 [Sb₅O₅(H₂O)₂]⁵⁺ unit in every cell of the ZSM-5 on an average.     

多级孔ZSM-5分子筛: 丰富的外表面酸中心和良好的二甲苯异构化催化性能

多级孔沸石分子筛的结构性质及其催化性能是近年来分子筛研究的热点.本文采用蒸汽辅助晶化的方法制备了多级孔ZSM-5沸石分子筛,采用NH₃程序升温脱附和原位吸附红外光谱等方法研究了其表面酸性质,用邻二甲苯异构化反应考察了其催化性能.结果表明,多级孔结构分子筛的结晶度和总酸量有所下降,但Lewis酸中心却有所增加.进一步研究发现,多级孔结构分子筛的外表面酸中心数量远高于常规分子筛,从而证实了多级孔结构可以将更多的酸中心暴露到外表面;而外表面酸中心数量的增多和扩散传质的改善是多级孔ZSM-5分子筛在邻二甲苯异构化反应中具有更高催化活性和对二甲苯产率的重要原因.