不同碱处理制备多级孔HZSM-5催化剂及噻吩烷基化性能研究

用Na₂CO₃、TPAOH和TPA⁺/CO₃^2-混合碱分别处理HZSM-5分子筛,采用FT-IR、XRD、XRF、N₂吸附脱附、SEM、NH₃-TPD及Py-FTIR表征手段对各类碱处理前后的HZSM-5分子筛进行表征。结果表明,3种类型的碱处理HZSM-5分子筛后,均能形成微孔-介孔多级孔道的HZSM-5(A)催化剂,并能调变催化剂的酸性,其中,TPA⁺/CO₃^2-混合碱处理得到的HZSM-5(TPA⁺/CO₃^2-)催化剂,比表面积最大,介孔数量最多。在小型固定床反应器上,考察了HZSM-5和HZSM-5(A)催化剂的噻吩烷基化性能,结果表明,HZSM-5(TPA⁺/CO₃^2-)催化剂因为具有适当的多级孔孔道和较多的B酸中心而表现出较高的噻吩转化率和1-己烯对噻吩的选择性。     

ZSM-5/MCM-41复合分子筛的合成与表征

以碱处理的ZSM-5浆液为硅铝源,通过水热自组装过程合成了介孔-微孔复合孔道结构的分子筛,并采用XRD、BET、HRTEM、Py-IR和水热处理等手段对合成分子筛进行了表征。结果表明,碱处理ZSM-5时的苛刻程度是影响复合分子筛合成的重要因素,适宜的碱处理条件为NaOH浓度1 mol/L、80℃时处理1 h。表征结果表明,复合分子筛具有规整互通的微孔-介孔梯级复合孔道结构,孔容、比表面积和平均孔径分别为0.63 mL/g,684 m²/g和3.76 nm,属典型的MCM-41结构;与MCM-41相比,复合分子筛的B酸(尤其是强B酸)酸量明显增强,水热稳定性显著提高。     

等级孔微孔-介孔Fe2O3/ZSM-5中空分子筛催化材料的制备及催化苄基化性能

ZSM-5分子筛具有极其均匀的孔道结构、 良好的形状选择性和催化活性及耐水热稳定性, 是一种高效、 绿色的固体催化剂, 被广泛应用于石油催化裂化、 精细化工和环境保护等领域. 但其单一的微孔结构大大降低了客体分子的流通扩散性, 导致由大分子参与的芳烃烷基化反应受到极大限制. 本文采用NaOH/四丙基氢氧化铵(TPAOH)混合碱处理微孔ZSM-5, 制备了具备高结晶度、 高比表面积的等级孔微孔-介孔ZSM-5中空分子筛材料, 该材料在保持微孔孔道良好水热稳定性和大量活性中心的同时, 还通过介孔的引入进一步促进反应物及产物的扩散, 使间三甲苯苄基化反应的转化率提高了3.8倍. 通过在等级孔微孔-介孔ZSM-5中空材料上负载Fe, 开发出了具有双功能的等级孔微孔-介孔Fe₂O₃/ZSM-5中空催化剂, 该催化剂在苯的苄基化反应中表现出优异的催化性能, 当Fe负载量(质量分数)为6.67%, 反应温度为75 ℃, 反应时间为15 min时, 转化率高达98.3%, 选择性为81.6%, 最终收率达到80.2%.     

具有介孔结构的ZSM-12分子筛的制备、表征及催化性能

采用碱脱硅法制备了具有介孔结构的ZSM-12分子筛,并运用X射线衍射、N2吸附-脱附、固体核磁共振和氨程序升温脱附等方法对碱处理前后的ZSM-12分子筛进行了表征,并考察了碱脱硅改性对分子筛的孔结构、酸性以及催化萘的烷基化反应性能的影响.结果表明,通过改变NaOH溶液的浓度可以在保持ZSM-12分子筛骨架结构的同时,有效地调变介孔的分布,随着碱处理浓度的提高,ZSM-12分子筛的介孔孔容增加,孔径分布范围变宽,产生的二次介孔改善了反应产物的扩散性能,有效地提高了对萘和甲醇烷基化反应的催化性能,萘转化率和2,6-二甲基萘选择性均得到提高.     

甘油脱水合成丙烯醛ZSM-5催化剂的孔结构和酸性调控

研究了ZSM-5 孔结构和表面酸性对甘油脱水合成丙烯醛反应性能的影响. 在碱浓度为0.2 mol·L^-1的NaOH溶液中, 分别在65和85 ℃条件下对ZSM-5进行化学刻蚀, 成功地制备了含微介孔的ZSM-5催化剂, 提高了催化剂的表面强酸密度. 碱处理后的ZSM-5催化剂在甘油脱水反应中的稳定性得到显著提高, 在ZSM-5-at85 (经85 ℃碱处理的ZSM-5)催化剂上甘油转化率在反应10 h 后仍可保持95%以上, 丙烯醛选择性达到78%. 采用N₂吸附-脱附等温线、X射线粉末衍射(XRD)、²⁷Al 固体核磁共振(²⁷Al MAS-NMR)和透射电子显微镜(TEM)等手段对ZSM-5 结构和表面性质进行了表征, 实验结果表明在碱处理过程中骨架中的硅发生了溶脱现象, 在分子筛表面上形成了大量介孔, 但是ZSM-5 的MFI 拓扑结构没有发生变化, 骨架中的大部分铝得到保持. X射线光电子能谱(XPS)、X射线荧光光谱(XRF)和氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)证实了在碱处理后ZSM-5分子筛外表面的Si/Al 摩尔比低于其骨架中的比例, 由此表明脱硅现象主要发生在ZSM-5 的外表面, 在新产生的介孔区域由于Si/Al 摩尔比的降低使得强酸密度得到提高. 具有微介孔结构和较高酸密度的ZSM-5催化剂增强了反应物扩散性能和容碳能力, 这对于提高甘油脱水合成丙烯醛催化剂的活性和稳定性起到了关键作用.     

多级孔HZSM-5分子筛催化剂的制备及低碳烃芳构化应用

采用0.2 mol/L的NaOH溶液对HZSM-5分子筛进行了不同时间的碱改性处理, 并对分子筛的结构和酸性进行表征, 考察了碱改性对HZSM-5催化剂的低碳烃芳构化活性的影响. 结果表明, HZSM-5分子筛经碱改性后会产生少量介孔, 且随改性时间延长, 介孔数量增加, 平均孔径增大, 总酸量降低, B酸/L酸比值降低. 120 min碱改性HZSM-5催化剂的活性、 稳定性以及目标产物苯、 甲苯、 乙苯和二甲苯(统称BTEX)的选择性最高.     

碱改性ZSM-5分子筛及其甲醇芳构化性能

利用乙酸钠和柠檬酸钠对ZSM-5分子筛进行脱硅改性处理,并通过XRD、SEM、NH3-TPD、27Al MAS NMR、吡啶吸附红外光谱和N2吸附-脱附等表征手段对ZSM-5分子筛结构、酸量、比表面积及孔体积等物化性质进行表征分析。结果表明,碱改性使分子筛的孔径增加且形成合适的微-介孔结构,同时,使L酸量和B酸量明显降低。当乙酸钠溶液浓度为0.5 mol/L时,改性的分子筛在形成大量介孔结构的同时具有合适的B/L值,使催化剂的寿命延长并展现出最优的催化性能。与微孔ZSM-5相比,使用寿命由20 h延长到74 h,芳烃最高产率从20.97%提高到40.05%。     

ZSM-5-SBA-15复合分子筛制备及甲苯甲醇烷基化性能研究

采用后合成法制备了ZSM-5-SBA-15复合分子筛,通过XRD、FT-IR、BET、NH₃-TPD及吡啶红外等手段表征催化剂的性质。结果表明,ZSM-5-SBA-15既具有微孔结构又具有介孔结构。吡啶吸附和NH₃吸脱附实验结果表明,ZSM-5微孔分子筛的引入使SBA-15介孔分子筛的酸性增强,但与ZSM-5相比,ZSM-5-SBA-15复合分子筛的酸性位没有改变,酸强度有一定的减弱。用固定床评价了该复合分子筛甲苯甲醇烷基化反应的催化性能。结果表明,与常规ZSM-5相比,ZSM-5-SBA-15表现出了较高的对位选择性。     

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（英文）

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、NH_3-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2μm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/C_w)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。     

微孔-介孔复合结构分子筛的合成及表征研究

以工业现有的ZSM-5作为原料,经一定化学处理的ZSM-5作为部分硅铝源,与介孔分子筛的凝胶在水热条件下进行组装得到具有微孔、介孔双孔分布的复合分子筛,并采用XRD、N2吸附脱附、IR、SEM、TEM等测试手段对合成样品进行分析表征,考察了主要合成条件对分子筛性能的影响.结果表明,合成过程中微孔与介孔结构之间会相互转化,样品中微孔与介孔特征峰存在此消彼长的关系.非临氢反应结果表明,复合分子筛具有较高的异构化选择性.     

苯在酸碱处理多级孔Y分子筛上的吸附及传质行为

利用H_4EDTA-NaOH共处理的方法制备了具有不同孔径分布的多级微-介孔NaY分子筛。运用XRD、N_2吸附、SEM、TEM对其结构进行了表征。采用频率响应(FR)和智能重量分析仪(IGA)技术研究了苯在改性后的多级孔NaY分子筛及微孔NaY分子筛上的吸附和传质性能。结果表明,适当的酸碱处理不会改变分子筛的晶体结构,但可调变NaY分子筛的精细结构;介孔的引入降低了分子在孔道中的扩散阻力,较大的孔径和较好的孔道贯通性有利于扩散和吸附中心的可接近性;对于微孔NaY分子筛,苯在分子筛上的吸附过程为其传质过程的速控步骤,对于酸碱处理的多级孔NaY分子筛,分子筛颗粒中微/介孔内的扩散过程及分子筛微-介孔孔道间的分子交换过程是传质过程的速控步骤。     

Liquid-phase degradation of HDPE over alkali-treated MFI zeolites with mesopores

The catalytic activities of MFI zeolites treated with NaOH solutions of various concentrations were investigated in the liquid-phase degradation of HDPE. The changes in the crystallinity, pore structure and acidity of MFI zeolites according to the alkali treatment were also examined. The parent MFI zeolite composed of large particles showed very poor activity, but the treatment with moderate NaOH solutions of 0.4-0.7 N enhanced considerably the catalytic activity of MFI zeolite by enlarging its external surface area due to the formation of mesopores. The activity of MFI zeolite was improved by about 20 times treated with 0.5 N NaOH solution. The formation of mesopores also contributed to the enhancement of the yield of liquid products by suppressing further cracking due to the rapid diffusion of products. The treatment with strong NaOH solution, however, lowered the catalytic activity because the treatment caused the loss of both crystalline structure and strong acid sites.     

MMM分子筛的制备与表征

 以碱溶液处理ZSM－5分子筛，得到了含微孔及介孔的MFI结构分子筛（简称MMM），并采用XRD，XRF，SEM，XPS和低温氮吸附等技术对分子筛进行了表征．结果表明，通过改变处理碱的浓度可以得到具有不同物化性能的MMM分子筛，其化学组成、介孔及微孔的大小和多少，及分子筛晶体上n（Al）／n（Si）均随碱浓度的变化而变化，随着碱浓度的增加，分子筛部分微孔结构遭到破坏，介孔的数量增加，孔径增大，n（Al）／n（Si）增大．碱处理脱硅的过程包括脱除晶粒间的无定形物质，脱除分子筛表面的硅及脱除分子筛体相硅等步骤，硅脱除以后形成了介孔．     

Butene catalytic cracking to ethylene and propylene on mesoporous ZSM-5 by desilication

Mesopore ZSM-5 was prepared by alkali treatment of parent ZSM-5 zeolite and applied for butene catalytic cracking. The zeolite was treated in the NaOH solutions with different concentrations at 85 °C. XRD showed that the intrinsic MFI structure of ZSM-5 zeolite was preserved and corresponding crystallinity remained unchangeableness when ZSM-5 was treated with low concentration NaOH solutions. However, excessive NaOH led to the destruction of zeolite structure. The BET surface area increased obviously after desilication, and the N₂ adsorption/desorption curves indicated a number of mesopores generation. The experiment of butene catalytic cracking was carried out in a fixed-bed to investigate the influence of mesopores. The results showed that catalytic performances can be greatly improved through introducing the mesopores into parent ZSM-5 by alkali treatment. Highest yield of ethylene plus propylene were obtained when the treated concentration of NaOH solution is 0.1–0.2 M.     

Research into releasing inorganic phosphate and base from 5′-dTMP irradiated by a low energy ion beam

Research into radiation damage of nucleotide is an important area in radiation biology. In this paper, the yield of inorganic phosphate and base released from 5′-dTMP irradiated by a 30 keV N⁺ ion beam was investigated in several aspects. The effect of particle fluence on yield and the influence of treatment with 0.1 N NaOH was deduced. By analysis, it is known that the alkali treatment not only increases the yield of inorganic phosphate, but also damages and splits the base released from irradiated 5′-dTMP. When the irradiated samples are treated by 0.1 N NaOH immediately, the yield of inorganic phosphate is increased by a factor of 1.7 and the concentration of base decreased to half of the original value. But the yield of inorganic phosphate could be increased by a factor of 2.8 after 40 min of alkali treatment. On the other hand, when 5prime;-dTMP was irradiated by the ion beam, the G(Pi) obtained was above 0.44, higher than with γ-radiation.     

介孔二氧化锆分子筛比表面和孔结构的调变

在非离子表面活性剂PEO作用下，用固态反应结构导向法合成了介孔二氧化锆。根据Zr-O-Zr骨架结构与有机物种键合较弱的特点，使用了溶剂抽提法脱除结构导向剂。结果发现该法所得介孔材料与焙烧法所得结构显著不同，溶剂抽提法所得材料具有丰富的介孔结构，且比表面较高；而焙烧法所得样品为超微孔结构，热稳定性较高，SEM结果表明在较高的焙烧温度下其有序的表观形貌依然存在。     

不同方法制备的脱铝Y沸石的孔结构

Y沸石脱铝有多种方法。由于在脱铝过程中发生水解、聚合、重排等反应,分子筛的孔结构将发生很大的变化,如形成空穴,甚至可导致骨架结构单元的崩塌,形成二次孔。由于不同的脱铝方法的脱铝机理不同,即使它们的脱铝程度一致,产生的孔结构也将不同,这必将导致它们的酸性质和催化性能的差异。目前关于Y沸石孔结构的研究报导还很少,尤其对SSY,US-SSY沸石孔结构的报导更为鲜见。本文用低温N_2吸附-脱附等温线和层厚t等方法,对四种不同方法制备的脱铝Y沸石(USY,DAY,SSY和US-SSY)的微孔、二次孔及其孔径分布(2.0～60.0nm)进行了初步研究,得到了一些有用的信息,为进一步研究其酸性质和催化性能打下了基础。     

Effect of Alkali Treatment on the Structure and Catalytic Properties of ZSM-5 Zeolite

Catalytic properties of ZSM-5 zeolite samples pretreated with NaOH solution have been investigated. The samples are characterized by XRD, SEM, chemical analysis, and N2 adsorption.The results indicate that mesopores are created in ZSM-5 crystals under alkali treatment without change the microporous structure and acidic strength of the zeolite, but the crystallinity is greatly decreased under severe treatment. IR indicates that the concentration of silanol is greatly enriched by alkali treatment. The etherification activities of ZSM-5 zeolites are greatly increased byalkali-treatment. The noticeably improved catalytic activity of treated samples is ascribed to the formation of mesopores and greatly enriched silanol group.     

碱处理脱硅与提高Y型分子筛硅铝比——矛盾的对立与统一

考察了 "水热处理"以及"碱处理+水热处理"两种方法所制得的超稳 Y 分子筛的骨架硅铝比、孔结构特征以及酸量, 并探讨了"碱处理+水热处理"方法对起始 NaY 分子筛的适应性. 结果表明, 在水热处理前, 对 NaY 分子筛进行碱处理脱硅可在不改变最终样品的骨架超稳化水平和酸量的同时, 样品的介孔体积显著增加. 直接水热处理 NaY 分子筛所得样品介孔体积不超过 0.14 cm3/g, 而先碱处理后水热处理, 所得样品介孔体积可达 0.22 cm3/g. 该法适用于制备骨架硅铝比高的 NaY 分子筛. 起始原料的骨架硅铝比较低时, 所得样品的介孔体积增幅小, 而且微孔受损严重.     

Methanol to Gasoline over ZSM-5 Zeolite Treated with Alkaline Mixture with Different Ratios of TBA<Superscript>+</Superscript>/OH<Superscript>–</Superscript>

The influence of ZSM-5 (SiO₂/Al₂O₃ = 50) treatment with a tetrabutylamine hydroxide (TBAOH)/NaOH mixture having different mole ratios on its physicochemical properties and catalytic performance in the reaction of methanol to gasoline (MTG) was investigated. It was found that, with increasing ratio TBA⁺/OH^–, the crystallinities, micropore surface areas, micropore volumes, the amounts of strong acid sites and Brönsted acid sites gradually increased, and the mesopore volumes decreased. The treatment with pure TBAOH (TBA⁺/OH^– = 1.0) ensured the formation of narrow and uniform intracrystalline mesoporosity and the large amounts of strong or Brönsted acid sites on the zeolite, which contribute to the highest liquid hydrocarbon yield in the reaction of MTG.