沸石表面有机金属化学ZSM-5外表面上

用气体分析及IR,NMR和元素分析等方法研究了真空系统中230和280℃下四丁基锗在ZSM-5沸石表面上的接枝反应,并对所得沸石的热稳定性和吸附性质进行了表征.与作者曾报道的在硅胶及丝光沸石上的反应类似,四丁基锗也能与ZSM-5沸石表面上的硅羟基发生缩合反应,在其外表面或孔口生成组成为(≡Si—O)     

ZSM-5沸石催化剂外表面的化学修饰

通过离子改性、水热处理、表面毒化及预积炭等方法均可提高ZSM-5沸石的择形催化性能.上述方法在改变沸石孔道结构时也明显地改变了沸石的表面酸性质.近年来,采用化学修饰的方法对沸石表面和孔口进行调变的研究已有一些报导.杨儒等用硅烷或SiCl_4等进行气相硅烷化,除缩小孔口尺寸外,还产生了骨架脱铝补硅作用,导致表面酸性质发生变化.王清遐等用正硅酸乙醇浸渍(ZSM-5沸石,随着硅的载入量增加,催化剂酸量和反应活性均降低,而对位选择性增加.Murakami用正硅酸甲     

烷基锡化合物在HY沸石超笼表面的接枝反应研究

在高真空系统中研究了HY沸石分子筛与SnMe₄、SnEt₄、SnPr₄和SnBu₄的反应，用元素分析、ICP、GC、XRD、FTIR、TG、DRS、TPR、BET及烷烃和芳烃的脉冲吸附等方法表征了产物的组成、结构和性质。结果表明，HY沸石分子筛超笼羟基与SnMe₄、SnEt₄、SnPr₄和SnBu₄的反应温度分别为：183K、243K、273K和333K，生成组成为(≡Si-O)SnR₃的表面单接枝物种。表面接枝烷基锡碎片后，HY沸石的孔口尺寸变小，吸附行为发生显著变化。     

SnMe3/Pt/HY分子筛的合成与表征

在高真空系统下研究了SnMe4与Pt修饰的HY沸石分子筛表面的接枝反应,并用元素分析、FT-IR,XRD,DRS,BET,GC等表征了接枝产物的组成和性质。结果表明：Pt／HY沸石的表面羟基可以与SnMe4在常温下反应,将三甲基锡基团接枝在沸石的超笼中。Pt／HY与SnMe4发生接枝反应后晶相结构没有改变,微孔体积和BET表面积都下降。     

水热处理对HZSM-5沸石表面性质及催化性能的影响

采用程序升温脱附(TPD)、真空重量吸附、ESCA和正己烷的裂化反应研究了水热处理对ZSM-5沸石表面性质及催化性能的影响。不同Si/Al比的ZSM-5沸石均有两类不同酸强度的TPD峰。随着水热处理温度升高,较强酸峰Ⅱ比较弱酸峰Ⅰ下降快,同时单位晶胞的酸性中心数、表面积、表面硅铝比和环己烷的吸附量均下降,正己烷裂化活性上随之下降。水热处理前,不同Si/Al比的ZSM-5沸石晶胞中酸中心数相差甚大,730℃水热处理后,它们的酸中心数接近相同,其较强酸峰Ⅱ消失。     

ZSM-5 晶粒度对其负载的 TiO2 光催化剂性能的影响

 采用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X 射线荧光分析、X 射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱和吡啶吸附傅里叶变换红外光谱等表征方法以及偶氮染料甲基橙的吸附和光降解反应, 研究了 ZSM-5 晶粒度对 TiO2/ZSM-5 光催化剂性能的影响. 结果表明, TiO2 主要负载于 ZSM-5 沸石外表面, 因而减小载体晶粒度有利于提高 TiO2 的负载量和分散性. 纳米 ZSM-5 沸石负载的 TiO2 催化剂具有较高的甲基橙吸附量, 且吸附发生在 ZSM-5 外表面的酸中心上, 催化剂良好的吸附能力促进了甲基橙的光降解.     

五氧化二铌在沸石表面的分散和助剂效应

采用固-固研磨焙烧方法制备了分散型的Nb_2O_5/ZSM-48催化剂母体,XRD和SEM鉴定结果表明,在一定负载量内,Nb_2O_5可均匀地分散于ZSM-48沸石载体表面。由于Nb_2O_5的引入,改变了载体表面性质,同时也改善了Fe-K-Nb_2O_5/ZSM-48催化剂的还原及对CO和H_2的吸附性能,其结果促进了一氧化碳加氢反应的进行和低碳烯烃反应产物的生成,同时提高了催化剂的稳定性。     

四甲基锡在MCM-41分子筛表面的接枝反应及产物性能

研究了真空条件下SnMe4在MCM-41分子筛表面的接枝反应，并用元素分析、ICP、GC-MS、XRD、FTIR、DRS、13C及119Sn MAS NMR、XPS、BET、TPD、TPR等方法对产物的组成、结构和性质进行了表征.结果表明, 两者可以定量地进行化学反应，将确定数目的甲基锡基团接枝在分子筛表面, 形成SnMe3/MCM-41物种；接枝反应发生在分子筛表面上, 不破坏MCM-41分子筛骨架结构；改性分子筛的BET比表面积有所降低，孔体积变小, 表面性质发生变化.四甲基锡在MCM-41上接枝反应的温度为343 K,比它与HY沸石的反应温度(193 K)高得多，并且产物SnMe3/MCM-41的热稳定性也高于SnMe3/HY.     

表面金属有机化学:SnMe4在HY沸石超笼表面的接枝反应

研究了高真空条件下SnMe4在HY沸石超笼的接枝反应,并用元素分析,ICP, GC, XRD, FTIR, DTG, DTA, UV-vis, DRS, N2吸附等方法对产物的组成、结构和性质进行了详细表征.研究结果表明,两者可以定量地、有选择性地进行化学反应,将确定数目的三甲基锡基团接枝在沸石的超笼中.反应可以在非常低的温度下快速进行,表观活化能为10.4 kJ·mol-1.经SnMe4改性后的HY沸石分子筛BET比表面积降低,孔体积变小,对不同尺寸的烃分子表现出明显的吸附择形性.     

用XPS研究几种沸石的表面组成

本文用XPS研究Y、USY和ZSM-5沸石的表面组成,结果表明:沸石的表面组成(Al/Si)_s与其体相(Al/Si)_b原子比及其骨架Al在晶格中结合强弱有关。Y和载NiY沸石表面层缺Al,USY和ZSM-5沸石表面高度Al富集。在300-600℃加热载NiHY沸石,不伴有Al的移去,结果显示出沸石表面明显缺Al。     

ESCA研究改性ZSM-5沸石的表面酸性

用ESCA研究了改性ZSM-5沸石的表面酸性。ZSM-5沸石经高温水汽、酸处理后,20-25％的Al可从骨架移去,并经500℃焙烧,沸石的本体(Si/Al)_b值和表面(Si/Al)_8值都有提高,后者远比前者小,说明本体Al向沸石表面迁移。吡啶吸附的结果表明,高温水汽、酸处理对(N/UC)_8无甚影响,但(N/Al)_8值有较明显的增加。随沸石本体和表面Al含量的减少,(n-BuNH/Al)_b和(N/Aleff)_8值增加。处理次数和水汽处理温度增加,位于 401.5 eV附近的N_(18(2))吸附吡啶峰不但向低的结合能方向位移,而且产生N_18(1)(弱化学吸附和物理吸附)峰,N_(18(2))两峰发生叠合和再分裂。量热滴定和电位滴定结果也表明,随着处理次数和水汽处理温度的增加,使ZSM-5的酸强度分布改变,最高酸强度逐步下降,质子酸度也明显减少。     

HZSM-5沸石孔口改性及其择形分离性能

采用Si(OCH~3)~4化学气相沉积方法精细调变HZSM-5孔径,焙烧后在沸石外表面上沉积一薄层氧化硅,使沸石孔口有控制地被缩小。制备了一系列氧化硅沉积量不同的SiHZSM-5沸石,并用红外光谱,NH~3-TPD和吸附方法对其进行表征,结果表明沸石骨架结构,内孔孔容和内表面性质基本不变。测定了SiHZSM-5沸石对于二甲苯和甲酚异构体的择形吸附性能,发现在沉积量适当的SiHZSM-5沸石上能够成功地实现对二甲苯和对甲酚的择形选择吸附分离,因为复合孔口缩小后将大的间位异构体排除在外,而沸石总吸附容量仍保持较高水平。     

一氧化碳加氢Fe_2O_3/AlPO_4-5催化剂的表面分散状态及性质

1.前言 采用具有ZSM-5,ZSM-11和ZSM-48沸石结构的高硅沸石作为CO加氢反应的催化剂载体,有效地控制了产物分布范围。AlPO_4-5分子筛的孔道结构和表面性质决定了它同样可作为催化剂载体以代替沸石。关于AlPO_4-n分子筛的研究,目前多着重于合成和结构方面,以其作为催化剂和催化剂载体的报道较少。由于AlPO_4-n分子筛无离子交换性,致使负载金属AlPO_4-n催化剂的制备受到限制。根据“某些盐类或氧化物与高比表面载体混合,在低于熔点的适当温度下焙烧,这些盐类或氧化物在载体表面能自发分散”的原理,本文采用固相焙烧法制备了系列Fe_2O_3/AlPO_4-5催化剂并用于CO加氢反应,研究铁活性组分在AlPO_4-5分子筛表面的分散状况及催化活性。     

玻璃表面铜-胺氧化还原引发自由基接枝聚合

将3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH-550)固定于玻璃片表面,利用铜-胺氧化还原反应在水溶液中引发缺电子乙烯基单体,如N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAAm)进行自由基接枝聚合.通过衰减全反射红外分析(ATR-FTIR)、接触角、原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)等方法进行表征,证明玻璃表面已接枝上功能性聚合物链,且不会产生游离均聚物.当原料配比为m(CuSO4):m(DMAAm):m(H2O) ＝5:1000:1000,反应温度为80℃,反应时间为4h时,所得样品GlassKH-550-g-PDMAAm的接枝率与单位面积接枝量分别达到了0.342％和0.47 mg/cm2.接枝后玻璃表面化学组成和形貌都发生了显著变化.本方法操作简单、效果明显,具有一定普适性.     

表面引发接枝聚合法制备接枝微粒PHEMA/SiO2及其8-羟基喹啉功能化转变研究

通过用表面引发接枝聚合和高分子反应制备8-羟基喹啉型复合螯合微粒.首先使用γ-氨丙基三甲氧基硅烷(AMPS)对微米级硅胶微粒进行表面改性,制得改性微粒AMPS-SiO2;使改性微粒AMPS-SiO2表面的氨基与溶液中的过硫酸盐构成氧化-还原引发体系,实施了甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)在硅胶微粒表面的高效引发接枝聚合,制得了接枝微粒PHEMA/SiO2.又以5-氯甲基-8-羟基喹啉(CHQ)为试剂,使接枝的PHEMA发生大分子反应,实现了接枝微粒PHEMA/SiO2的8-羟基喹啉功能化转变,制得了复合微粒HQ-PHEMA/SiO2.采用多种手段对两种微粒进行了表征,重点研究了氨基-过硫酸盐表面引发接枝体系的接枝聚合机理,并研究了CHQ与接枝PHEMA的醇羟基之间取代反应的机理,还初步考察了功能微粒HQ-PHEMA/SiO2对重金属离子的螯合吸附性能.研究结果表明,氨基-过硫酸盐表面引发接枝聚合体系具有很高的引发活性,在室温(30℃)即可制得高接枝密度(40 g/100g)的接枝微粒PHEMA/SiO2;CHQ与接枝PHEMA的醇羟基之间的取代反应遵循SN1的反应历程,使用强极性溶剂有利于反应的进行.微粒HQ-PHEMA/SiO2对重金属离子呈现很强的螯合吸附能力,是一种功能复合微粒.     

介孔ZSM-5沸石微球催化剂上萘的苄基化反应

以有机硅烷化的二氧化硅为硅源,制备了由纳米粒子聚集而成的、具有晶间和晶内介孔的微球状ZSM-5(MMZ-5)沸石.通过吡啶(Py)和2,6-二叔丁基吡啶(DTBPy)在介孔沸石表面吸附的原位红外测试,对其酸性进行了表征.与微孔ZSM-5沸石相比,MMZ-5沸石上的Lewis酸位和总酸位增加,特别是探针大分子DTBPy(动力学直径约为1.05 nm)可及的Br?nsted酸位显著提高.萘在MMZ-5沸石上的苄基化催化结果表明,反应发生在拥有大量活性位的沸石外表面,大的沸石外表面为该催化反应提供了作用空间,从而提高了沸石活性位的有效利用率,使MMZ-5沸石上萘的苄基化反应活性显著提高,能够生成大分子产物一苄基萘和二苄基萘;其中,一苄基萘的选择性约为79%,且随着反应时间的延长,MMZ-5沸石大的晶内介孔(3-5 nm)为反应提供了有效反应空间,促进一苄基萘向二苄基萘转化.异构体α-一苄基萘和β-一苄基萘的摩尔比值约为83:17,该值不随着温度和转化率的变化而改变.     

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.     

3，5-二甲基苯溴化镁修饰的ZSM-5催化剂乙苯歧化反应

采用尺寸较大的有机分子格式试剂（3,5-二甲基苯溴化镁）修饰ZSM-5催化剂,用乙苯歧化反应研究了修饰催化剂的择形性,并利用探针分子动力学扩散测试结合探针分子吸附红外等手段研究分子筛孔径和内外表面酸性性质等。结果表明,少量的3,5-二甲基苯溴化镁精确地中和了ZSM-5分子筛外表面的酸性中心,导致乙苯歧化反应中极高的对二乙苯选择性。而探针分子动力学结果表明,这种修饰并未引起分子筛孔道结构的变化。     

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.     

用接枝金属有机基团修饰介孔分子筛的表面

在高真空系统中研究了MCM-41或HMS介孔硅胶与四丁基锡的反应,并用元素分析、气体容量分析、XRD、FTIR、13C及119SnMASNMR和氮气及烃吸附等方法表征了产物的组成、结构和性质.结果表明,MCM-41的表面羟基与四丁基锡能在150?℃发生反应,对200?℃预脱水处理的MCM-41,生成组成为(≡Si-O)xSn(n-Bu)4-x的表面混合物,而对500?℃预脱水处理的MCM-41,则得到组成为≡Si-O-Sn(n-Bu)3的表面单接枝物种;表面接枝丁基锡物种导致MCM-41的孔道尺寸变小及对烷烃的吸附行为发生变化.