无有机模板剂水热合成Co同晶取代的丝光沸石分子筛

在硅酸钠、硫酸铝、硝酸钴和氢氧化钠的全无机体系条件下, 采用无有机模板剂水热法合成了Co同晶取代的丝光沸石分子筛. 通过粉末X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电感耦合等离子体(ICP)光谱、氮气吸附、紫外-可见(UV-Vis)光谱、热重(TG)分析等手段对所得固体产物的织构性质以及钴在分子筛中的存在状态进行了表征. 结果表明, 该方法成功地将Co离子引入到丝光沸石分子筛的骨架结构中, 未发现骨架外Co物种. 典型的合成条件为n(Co)/n(SiO₂) =0.01-0.04, n(SiO₂)/n(Al₂O₃) =20-50, n(H₂O)/n(SiO₂) =40, n(Na₂O)/n(SiO₂)=0.4, 晶化温度170 °C, 晶化时间3-7 d. 讨论了Na+离子在无有机模板剂合成中的结构导向作用. 全无机体系合成得到的产物无需进行传统的高温煅烧处理, 即可获得开放的微孔孔道, 实现了低成本、低能耗、环境友好的Co-丝光沸石的合成.     

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。     

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、N₂吸附-脱附和NH₃-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。     

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.     

变浓度无有机模板剂合成ZSM-5沸石分子筛膜

报道了无有机模板剂制备出15 nm的ZSM-5分子筛，并以其为晶种浸涂在多孔α-Al₂O₃陶瓷管外表面，再用先浓后稀的无有机模板剂的晶化液水热合成出ZSM-5分子筛膜的新方法。晶种和晶化液的物质的量组成为12Na₂O∶100SiO₂∶2Al₂O₃∶(2 500～5 000)H₂O。XRD分析表明α-Al₂O₃陶     

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。     

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。     

二丙胺的结构微调对磷酸铝分子筛晶化过程影响的凝胶组成依赖性

以二丙胺异构体（二正丙胺DPA和二异丙胺D-iPA）为结构导向剂,在200℃加热2组反应原料物质的量之比不同的初始凝胶,合成出了高结晶度的磷酸铝分子筛AlPO₄-11。利用X射线粉末衍射分析、元素分析等表征手段,研究了凝胶的晶化过程和液相的pH值以及Al和P的浓度演化。初始凝胶各组分物质的量之比为n_Al2O3：n_P2O5：n_DPA/D-iPA：n_H2O2=1.0：1.0：1.2：75时,以DPA为结构导向剂,晶化过程中无中间相生成,而以D-iPA为结构导向剂时,晶化过程中生成了具有12元环孔道结构的磷酸铝分子筛AlPO₄-5中间相;初始凝胶各组分物质的量之比为n_Al2O3：n_P2O5：n_DPA/D-iPA：n_H2O2=1.0：1.0：1.0：75时,以DPA为结构导向剂,晶化过程中生成了具有18元环孔道结构的磷酸铝分子筛VPI-5中间相,而以D-iPA为结构导向剂时,晶化过程中同时出现了VPI-5及AlPO₄-5两种中间相。表明对于同一种有机胺,凝胶物质的量之比的改变影响了其结构导向效应。理论计算结果显示质子化的DPA及D-iPA中N原子上的电荷有差异,表明有机胺的结构微调影响其结构导向效应,但该影响依赖于凝胶组成。     

以哌啶为模板剂合成FER分子筛及其催化应用

镁碱沸石(FER结构)是一种中孔沸石,具有垂直交叉的二维孔道系统.其一为沿[010]方向的八元环孔道(0.35 nm×0.48nm),另一为沿[001]方向的十元环孔道(0.42nm×0.54nm).FER分子筛是工业化的沸石催化剂之一,主要应用于1-丁烯骨架异构化反应.此外,FER分子筛在氮氧化物分解和还原、二甲醚羰基化、甲醇制烯烃、烷烃加氢异构以及正构烷烃裂化等反应中也表现出极大的应用价值.FER分子筛通常在有机模板剂的辅助下合成.常用的有机模板剂主要为有机胺化合物,包括乙二胺、吡咯烷、吡啶和环己胺等化合物.四氢呋喃等含氧化合物也可以用于导向FER分子筛的合成.此外,通过两种不同尺寸的有机分子进行组合,也可以导向合成FER分子筛,且这些分子筛往往具有独特的物化性质和催化性能.以哌啶和四甲基氢氧化铵为组合模板剂,可以得到多级孔FER分子筛.与粒径较大的FER分子筛相比,其在低密度聚乙烯催化裂解反应中表现出更为优异的催化性能.以吡咯烷和有机硅烷为组合模板剂,可以得到多级孔FER纳米片团簇.与传统的微米FER分子筛相比,该多级孔FER纳米片团簇在甲苯与苄氯的苄基化反应中的催化活性得到显著提高.最近,有研究者以1,6-双(N-甲基吡咯烷)己烷和四甲基铵离子为组合,同样得到了FER分子筛.本文以哌啶为有机模板剂合成了FER分子筛,详细考察了合成参数(碱度、水含量)和晶化条件(晶化温度、晶化时间)对FER分子筛合成的影响.结果表明,温度对FER分子筛的晶化过程影响比较大.在150°C晶化时,只有FER分子筛出现在其晶化过程中;在160或170°C晶化时,其晶化过程伴随有MWW分子筛的生成和消失.高温有利于FER分子筛的晶化,但其易于转化为其它杂相.凝胶硅铝比为40.0时,合成纯相FER分子筛的碱度比较高;而凝胶硅铝比为30.3时,合成纯相FER分子筛的碱度比较低.在低碱度晶化时,不同硅铝比的凝胶出现的杂相也不尽相同.凝胶硅铝比为40.0时,其产物为FER分子筛与MTN分子筛的混合物;而凝胶硅铝比为36.4时,其产物为MWW分子筛与MTN分子筛的混合物.水含量对FER分子筛的合成影响也比较大.当水含量较低时,其产物容易出现其它杂相;当水含量较高时,其产物为无定形物质.通过向高水含量的体系中添加FER晶种,可以得到高结晶度的FER分子筛.FER分子筛的化学组成、形貌和织构性质与初始凝胶的碱度密切相关.初始凝胶碱度较低时,产物的硅铝比较高,外表面积较大,一次粒子粒径较大且堆积疏松;初始凝胶碱度较高时,产物的硅铝比较低,外表面积较小,一次粒子较小且堆积紧密.此外,以哌啶为模板剂合成的FER分子筛在1-丁烯骨架异构化反应中表现出优异的催化稳定性和较高的异丁烯收率.     

苯官能化MCM-41的合成、表征、磺酰化及与二胺的反应

以三乙氧基硅基苯((C₂H₅O)₃Si-Ph，（(triethoxysilyl)benzene，TESB)以及正硅酸乙酯（TEOS）的混合液为硅源，以溴代十六烷基吡啶(CPBr)为模板剂，在HCl介质中合成了苯官能化的有机-无机杂化介孔分子筛MCM-41。对合成的分子筛用FT-IR、PXRD、TEM、N₂吸附-脱附等手段进行了表征。结果表明，合成的苯官能化的有机-无机杂化介孔分子筛具有良好的介孔孔道结构。用三甲基氯硅烷对分子筛表面的Si-OH进行了封端处理，用氯磺酸对合成的苯官能化的有机-无机杂化介孔分子筛进行了磺酰化，并与各种二胺进行了反应。     

Gemini quaternary ammonium salt cationic surfactant‐assisted hydrothermal synthesis: An effective way to tune the textural properties of zeolite and the acidity of Beta molecular sieves

Novel hierarchical Beta zeolites have been successfully synthesized via a one‐pot dual‐templates strategy utilizing gemini organic surfactant and tetraethylammonium hydroxide (TEAOH)through hydrothermal process. The influence of several parameters on the formation of hierarchical Beta zeolite, the change in acidity and a possible growth scheme were systematically investigated. The physicochemical properties of these catalysts were characterized by PXRD, BET, SEM, HRTEM SAED, TG and NH₃‐TPD techniques, and the performance as acid catalysts was verified using the transformation of EtOH as a model reaction. On one hand, WAXRD data indicated that decreasing the temperature of synthesis and increasing amounts of C_12‐6‐12 in the process of synthesis resulted in lower crystallinity of Beta zeolites due to the BEA nuclei formation and crystal growth constrained by C_12‐6‐12. On the other hand, SAXRD and HRTEM data evidenced that C_12‐6‐12 initially generated a pseudo‐ordered mesoporous phase which was then partially occupied by the zeolite. After a period of ~96 h for crystallization, the hierarchy zeolite possessing 765.7 m²·g^‐1 of Brunauer‐Emmett‐Tellerarea, and average mesopore size distribution of 3.51 nm can be synthesized, and its microporous structure has a good crystallinity and lower amounts of acid sites than that of the microporous Beta one. Furthermore, the as‐obtained hierarchical zeolite displayed lower deactivation rate mainly due to the less coke formation on the surface of catalyst. It is expected to develop more considerable potential application value for the hierarchical Beta zeolite structure in the near future.     

TEAOH-TMABr-Al2O3-SiO2-H2O体系中小晶粒offretite沸石的合成研究

不加无机强碱，在纯有机胺体系中合成了小晶粒offretite沸石，并采用XRD、SEM、FT-IR以及苯与丙烯烷基化制异丙苯探针反应对典型样品进行了结构性能表征。结果表明，采用四乙基氢氧化铵TEAOH与四甲基溴化铵TMABr为双模板剂时，TEAOH的量对合成产物影响很大，而TMABr的量增大容易导致生成Beta沸石。所合成的offretite沸石在苯与丙烯烷基化制异丙苯反应中活性和选择性较高。     

以四乙基氢氧化铵-四甲基氯化铵为模板剂水热法合成 UZM-5 沸石

 以四乙基氢氧化铵 (TEAOH)-四甲基氯化铵 (TMACl) 为复合模板剂, 采用静态水热法合成了 UZM-5 沸石. 较为系统地考察了合成条件对 UZM-5 沸石的生长和晶化的影响, 并采用 X 射线衍射、红外光谱和热重等手段对样品进行了表征. 结果表明, 在 SiO2:(0.16~0.5)Al2O3:(0.4~1.0)TEAOH:(0.06~0.13)TMACl:20H2O 的初始反应物摩尔比条件下, 均能获得结晶良好的 UZM-5 沸石. 适宜的晶化温度为 403~423 K, 过高的晶化温度将导致无定形产物的生成. 当以硅溶胶为硅源时, 晶化只需 2 d, 而以硅酸或硅胶为硅源时则分别需要 4 d 和 5 d, 过长的晶化时间导致杂晶方钠石的生成. Na+ 的存在容易导致 UZM-9 沸石的生成, 影响产物的相选择性.     

Rapid crystallization and morphological adjustment of zeolite ZSM-5 in nonionic emulsions

Zeolite ZSM-5 was synthesized for the first time in a nonionic emulsion composed of polyoxyethylated alkylphenol, butanol, cyclohexane and tetraethylammonium hydroxide (TEAOH)-containing zeolite synthesis mixture. The crystallization kinetics in the emulsion was investigated and the ZSM-5 product was characterized in detail by XRD, SEM, FT-IR, TG, N₂ adsorption and CHN analysis techniques. Compared with the conventionally hydrothermal synthesis with the same structure directing agent TEAOH, the emulsion system allows rapid crystallization of ZSM-5. The ZSM-5 product exhibits unusual agglomerated structure and possesses larger specific surface area. The FT-IR, TG results plus CHN analysis show the encapsulation of a trace of emulsion components in the emulsion ZSM-5. Control experiments show the emulsion system exerts the crystallization induction and morphological adjustment effects mainly during the aging period. The effects are tentatively attributed to the confined space domains, surfactant-water interaction as well as surfactant-growing crystals interaction existing in the emulsion.     

催化剂量甘油对THF-FER沸石结晶过程的加速作用

The hydrothermal crystallization of THF-FER zeolite was investigated in the reactant system of Na2O-SiO2-Al2O3-H2O with tetrahydrofuran （THF） as the template in the presence of various catalytic amount of glycerol [CH2（OH）CH（OH）CH2（OH）, Glyc] in the temperature range of 413--473 K. Powder X-ray diffraction （XRD） was used to observe the crystallization process, and scanning electron microscope （SEM）, ^13C cross polarization （CP） and ^27Al magic angle spinning nuclear magnetic resonance （MAS NMR）, X-ray fluorescence scattering spectroscopy （XRF）, thermal analysis and nitrogen sorption were used to characterize the zeolite synthesized in the reactant system with Glyc. The catalytic amount of Glyc could promote the crystallization of FER zeolite, to result in lowering the reaction temperature, shortening the period of the zeolite crystallization and effectively restraining cocrystallization of MOR zeolite as an impure phase especially at low reaction temperature, and possess a significant effect on the morphology and the crystal size of TI-IF-FER zeolite.     

含有乙醚的无胺无氟反应物体系中高硅丝光沸石的合成

本文研究含有乙醚的Na2O-Al2O3-SiO2-H2O反应物中高硅丝光沸石在413-453K下的水热合成。乙醚的存在能有效促进丝光沸石的结晶过程,且有助于提高产物结晶度和硅铝比。反应物胶体中硅铝比与碱度对产物的生成有关键作用。合成原料使用不同铝源,体系结晶规律相近,但产物的形貌和硅铝比有差异。在优化的反应条件下合成的高硅丝光沸石硅铝比达30左右。低温氮吸附与27Al魔角旋转核磁谱表征证实该沸石骨架结构完美,孔道开放畅通,其水热稳定性优于低硅丝光沸石。     

多级孔无铝Beta分子筛的合成与表征

研究了氟介质条件下,合成参数对前驱体黏度和无铝Beta分子筛晶化过程的影响.X射线衍射结果表明,高水硅比可降低前驱体的黏度,但抑制分子筛的晶化.当合成体系中加入成核促进剂(二氧化锗)和晶化促进剂(高氯酸根或磷酸根)后,即使水硅摩尔比高达20~30,在150℃水热合成4 d,仍可获得高结晶性、微米级球形或多面体形无铝Beta分子筛.热重和能谱分析结果表明,极少量高氯酸根和磷酸根可进入分子筛孔道,并影响模板剂四乙基铵根离子的热分解过程.氮气吸附-脱附、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和选区电子衍射分析结果表明,所得无铝Beta分子筛具有多级孔结构,介孔尺寸在3.4~3.8 nm之间,由纳米晶体或纳米棒堆积而成.     

Effect of thermal treatment conditions on the acid properties of zeolite Beta

The acid properties of zeolite Beta were studied by IR spectroscopy with the use of adsorbed NH₃ and CO probe molecules. It was found that the strength of the Brønsted acid sites (BASs) of zeolite Beta was the same as that of zeolite ZSM-5. Approximately a third of the total amount of BASs participated in the formation of hydrogen bonds at interdomain boundaries; thus, they were inaccessible to molecules larger than the ammonia molecule. The qualitative and quantitative compositions of acid sites in zeolite Beta can be regulated by changing the conditions of calcination of the initial zeolite form (temperature and/or gas atmosphere). Calcination under vacuum conditions afforded the highest acidity of the zeolite with respect to all types of acid sites. Calcination in a flow of air resulted in the lowest acidity of the sample, especially, with respect to the concentration of strong Lewis acid sites, because of the formation of an alumina phase. Calcination in an atmosphere of helium resulted in a decrease (as compared with a vacuum) in the rate of removal of the organic template decomposition products of the initial zeolite form from the channel volume. The resulting ethylene was mainly adsorbed at strong Lewis sites and converted into undesorbed condensation products.     

高铝MAP沸石的非自发结晶动力学研究

在强碱性水溶液体系中,以水玻璃为硅源,以铝酸钠为铝源,在类质同晶高硅P沸石晶种导向作用下,反应物中自发生成的A型沸石可转晶为纯相高铝MAP沸石。升高反应温度有利于提高产物的结晶度。由不同温度下的晶化曲线计算出MAP沸石表观生长活化能为59.6kJ.mol^-^1。不用晶种时,同一反应物体系结晶产物为单一的A型沸石。在该反应物体系中,A型沸石的成核活化能与生长活化能分别为40.3和50.7kJ.mol^-^1。MAP高的生长活化能以及A型沸石相对低的成核与生长活化能揭示合成MAP沸石时使用晶种的原因。     

HMI体系下系列沸石子筛的动态合成与表征

在HMI体系中，采用水热动态晶化法，通过对Si/Al比，碱度，晶化温度，晶化 时间等反应条件进行调变，合成出纯相的MOR，ANA，MCM－56，MCM－49和MCM－22 等多种结构的沸石分子筛，发现反应物Si/Al比决定合成产物的物相，通过XRD， TG－DTA，SEM和TEM等方法研究了分子筛的物理化学性质并对HMI体系中合成的MOR 和ANA的晶体特征进行了表征分析。