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。     

低温水热处理对HZSM-5沸石结构和催化性能的影响

用XRD,IR,XPS,程序升温脱附(TPD)、低温氮吸附、TG积炭反应和常压脉冲与连续流动微反色谱装置研究了低温(573～823K)水热处理 HZSM-5沸石的结构和表面性质的变化,考察了沸石催化剂活性和稳定性的变化规律。结果表明,经低温水热处理后,HZSM-5沸石的结构没有大的改变,XPS结果表明在723K出现脱铝作用,在773K以上晶胞体积略有收缩,但未出现晶体对称性变化,NH_3-TPD和IR数据表明随水热处理温度提高,表面总酸减少,强酸中心呈线性下降,水热处理使表面B酸中心数大幅度减少,正己烷、庚烯和甲醇的转化反应表明673K处理的沸石具有最高催化活性,产物中芳烃和C_(5+)脂肪烃选择性均呈现最大值和最小值,沸石催化活性增大现象出现在沸石脱铝作用之前,此时表面B,L酸中心数接近相等,高于673K处理使催化剂稳定性显著增加。     

(Fe)ZSM-5的水热稳定性及转化甲醇为低碳烯烃的反应性能

用XRD,ESR,Mossbauer谱,TPD,IR及连续反应等技术,考察了水热处理对杂原子(Fe)ZSM-5的结构稳定性、表面酸性和对甲醇转化为低碳烯烃反应性能的影响。在水蒸汽的影响下,骨架铁易向分子筛表面迁移而使分子筛骨架向silicalite-1转化。(Fe)ZSM-5的表面酸性明显弱于(Al)ZSM-5,而且酸中心以L酸为主,随着水热处理温度的提高,B酸下降程度大于L酸。另外,随着水热处理温度的提高,甲醇转化的活性降低。     

HZSM—5沸石组成及其对甲苯乙基化选择性的影响

ZSM－5是一种铝含量较低（其（Si/Ai原子比变化可连续达几个数量级）的结晶硅酸铝，对许多酸催化反应有着良好的选择性。沸石Si/Al比的必然影响它的酸性质。Auroux和Kotasthane等研究HZSM－5沸石表面酸性时指出，强酸中心数与沸石铝含量有着密切的关系，酸强度分布也与铝含量有关，即随Si/Al比增加，最高酸强度中心数减少。另外，由晶胞参数测定表明，ZSM－5沸石孔径随Si/Al比增加呈逐渐缩小的趋势。由扫描电镜对沸石晶粒形貌和大小的测定示出，随Si/Al比增加，晶粒逐渐增大。鉴此，用不同整体Si/Al比和表层Si/Al比的HZSM－5沸石对甲苯乙基化反应的选择性进行了研究，结果表明：沸石表面酸性的调度以及孔径缩小和晶粒增大都能提高p-选择性，但表面最高酸强度的降 低比孔径缩小和晶粒增大更为重要。     

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。     

HZSM-5沸石的酸性和芳构化活性研究

较系统地研究了质子化方法、硅铝比、焙烧温度和水热处理条件对HZSM-5沸石的酸性和芳构化活性的影响,比较了不同方法合成的ZSM-5芳构化性能。结果表明:用直接法合成的ZSM-5氢型的芳构化活性较高,且Si/Al 越低,芳构化活性越高。质子化方法对HZSM-5芳构化活性影响不大。B酸量和L酸量均随HZSM-5的Si/Al降低而增加,酸性羟基的稳定性则随Si/Al增加而提高。红外光谱上以1547cm~(-1)表征的B酸量和以3610cm~(-1)表征的羟基量随HZSM-5的焙烧温度升高而近似平行地下降。L 酸量则随焙烧温度升高开始增加,然后迅速下降。水热处理在一定的温度和水汽量范围内,对HZSM-5的酸强度分布和芳构化活性影响不大,超过这个范围,酸性和活性迅速降低。Si-OH-Al 基酸强度不均匀,将最强B酸与芳构化活性相关联,表明最强B酸位是HZSM-5芳构化的活性中心。     

化学液相沉积与沸石疏水性

用SiCl₄化学液相沉积法对丝光沸石和ZSM-5沸石进行了表面疏水化,并以正庚烷/水气相混合物竞争吸附法测定了沸石的疏水系数.研究了沸石原料类型、Si/Al比、预处理和沉积条件对疏水性的影响.对疏水化沸石样品的结构和物性进行了表征,测定了它们对含酚类废水的处理能力.经化学液相沉积的HZSM-5沸石(Si/Al比为100)的疏水性能超过了国产硅沸石.     

新型复合ZSM—5沸石／石棉的合成及其性能

以石棉为部分硅源与水玻璃、硫酸铝、有机胺、水等在160℃下用水热法合成出一种ZSM-5沸石嵌生在石棉纤维基质上的氢型复合ZSM-5沸石/石棉,并对其物相、外貌、组成、吸附及表面酸、碱性等性能作了测试。发现氢型复合ZSM-5沸石/石棉与HZSM-5沸石不同,它的表面同时存有酸、碱两类中心。     

HZSM-5分子筛酸性质和催化性能的研究——Ⅲ.对正己烷裂化反应活性部位的考察

本文从三方面研究了正己烷裂化反应的活性部位。首先从不同交换度的样品得出,当TPD谱图上不出现峰Ⅱ时,裂化活性很低,峰Ⅱ出现后,活性直线增加,此时交换度约为50%;其次,从不同阳离子合成的HZSM-5样品得出,峰Ⅱ的活性中心数与裂化活性密切相关;最后,考察了峰Ⅰ、峰Ⅱ的复盖度与裂化活性的关系,指出峰Ⅰ、峰Ⅱ对裂化活性的贡献分别为23%和74%。因此,认为正己烷裂化反应主要在与峰Ⅱ对应的强酸中心上进行。并且讨论了复盖度对产品分布的影响。     

THF-FER沸石的系列研究Ⅰ.晶体结构稳定性

四氢呋喃(THF)-Na2O-SiO2-Al2O3-H2O体系水热合成的THF-FER沸石,经酸交换-焙烧脱THF(Ⅰ)或焙烧脱THF-酸交换(Ⅱ)的不同方式处理,均可制得低钠H-FER沸石.经XRD,27Al与29Si MAS NMR,低温氮吸附等表征证明,通过1273 K高温的热处理和1073 K饱和水蒸气下的水热处理,H-FER沸石骨架保持高度稳定.在高温水蒸气作用下,Si(2Al)容易从骨架上脱离,而Si(1Al)则保持相对稳定.以(Ⅱ)方式处理,制备的H-FER沸石在水热条件下易产生较多的硅羟基缺陷.经高温热和水热处理后,H-FER沸石孔道结构基本保持完美、开放.     

水热脱铝ZSM-5/Y复合分子筛的表征和催化裂化性能

ZSM-5/Y是一种通过原位合成方法制备的新型复合分子筛材料,用XRD、IR光谱、N2吸附／脱附等手段,研究了水热处理对ZSM-5/Y物化性质的影响,并以正己烷为原料考察了样品的催化裂化性能.结果表明,与机械混合样品相比,在550 ℃和700 ℃水热处理条件下,复合分子筛中的Y型沸石相具有更好的结晶保留度.复合分子筛的中孔孔径分布范围大于机械混合分子筛,但复合分子筛样品所表现出的中、大孔体积小于相应的机械混合分子筛.吡啶吸附定量IR研究表明,550 ℃水热处理使复合分子筛的B酸量和L酸量减少;而机械混合样品则是B酸量和L酸量变化很小.进一步700 ℃水热处理则使B和L酸量都大量减少.与氢型样品相比,550 ℃脱铝样品的正己烷裂化活性显著增加,700 ℃脱铝后活性明显降低.产物分布的分析表明活性的提高与反应机理的改变有关.     

Y型沸石的铝化及其性能研究

用(NH_4)_3AlF_6溶液对Y型沸石进行铝化,得到了不同硅铝比的铝化Y型沸石。XRD实验表明Al原子进入Y型沸石骨架,晶胞常数α_0增大,而且晶胞常数α_0的增大与铝化程度有一定的关系。铝化Y型沸石的吸附量略有降低。IR研究表明,骨架振动,表面羟基谱峰变化不明显。在铝化Y型沸石上存在B酸和L酸,其主要是B酸中心。     

脱铝八面沸石的研究(Ⅳ)——异丙苯催化裂化

以脉冲微型反应技术研究了脱铝八面沸石对异丙苯的催化裂化行为,并与反应条件下表面酸性进行了关联。样品裂化活性随骨架Si/Al比增加呈山峰形变化,Si/Al=5.38时最大;反应条件下酸中心数随脱铝深度增加却单调降低。动力学数据表明,样品裂化反应速度常数与强质子酸中心数随骨架Si/Al比增加具有平行的山峰形变化规律,Si/Al比为8.87附近的样品最高。     

微波辐射下稀土交换ZSM-5分子筛的制备及裂解反应研究

借助微波技术制备出一系列具有不同La³⁺交换度的LaHZSM-5样品。初步探讨了微波强度、微波作用时间及Si/Al比对交换度的影响。对其表面酸性的考察发现,样品均含有B酸和L酸中心,并且随La³⁺进入ZSM-5沸石的量的不同,强弱酸中心的强度与数量均有所改变。对样品催化性能的研究结果表明,催化活性与La³⁺含量及酸量呈顺变关系。     

ZSM-5沸石分子筛的吸附性能

对ZSM-5沸石分子筛的吸附性能进行了研究。测定了环己烷、正己烷、苯和水分子在ZSM-5沸石上的吸附等温线;发现室温下环己烷分子的吸附受到阳离子的空间障碍作用。计算了ZSM-5佛石单胞中的吸附分子数、等量吸附热、微分吸附功和微分吸附熵等值。吸附热曲线表明ZSM-5沸石分子筛的表面是不均匀的。     

THF—FER沸石的系列研究—1．晶体结构稳定性

四氢呋喃（THF）-Na2O-SiO2-Al2O3-H2O体系水热合成的THF-FER沸石，经酸交 换-焙烧脱THF（Ⅰ）或焙烧脱THF-酸交换（Ⅱ）的不同方式处理，均可制得低钠H- FER沸石。经XRD，^27Al与^29Si MAS NMR,低温氮吸附等表征证明，通过1273K高温 的热处理和1073K饱和水蒸气下的水热处理，H-FER沸石骨架保持高度稳定。在高温 水蒸气作用下，Si(2Al）容易从骨架上脱离，而Si(1Al）则保持相对稳定，以（Ⅱ ）方法处理，制备的H-FER沸石在水热条件下易产生较多的硅差劲基缺陷。经高温 热和水热处理后，H-FER沸石孔道结构基本保持完美、开放。     

THF—FER沸石的系列研究—1．晶体结构稳定性

四氢呋喃（THF）-Na2O-SiO2-Al2O3-H2O体系水热合成的THF-FER沸石，经酸交 换-焙烧脱THF（Ⅰ）或焙烧脱THF-酸交换（Ⅱ）的不同方式处理，均可制得低钠H- FER沸石。经XRD，^27Al与^29Si MAS NMR,低温氮吸附等表征证明，通过1273K高温 的热处理和1073K饱和水蒸气下的水热处理，H-FER沸石骨架保持高度稳定。在高温 水蒸气作用下，Si(2Al）容易从骨架上脱离，而Si(1Al）则保持相对稳定，以（Ⅱ ）方法处理，制备的H-FER沸石在水热条件下易产生较多的硅差劲基缺陷。经高温 热和水热处理后，H-FER沸石孔道结构基本保持完美、开放。     

碱液后处理对纳米ZSM-5沸石孔道和酸度的影响

采用XRD、N2物理吸附、NH3-TPD以及TEM、IR和NMR手段,系统研究了NaOH碱液后处理对低硅铝比纳米ZSM-5沸石(Si/Al摩尔比为14.5、晶粒度为20～50 nm)孔道和酸度的影响.结果表明,在碱液中,低硅铝比纳米ZSM-5沸石主要发生限域脱硅,而且低硅铝比纳米ZSM-5沸石的碱液脱硅难度大于高硅铝比沸石.但在适当的碱液处理条件下(碱硅比为0.19～0.35,温度为60～80℃,处理时间为2～5 h)可以在其晶体内产生大量介孔,增加比表面积和孔容;同时增加弱酸和中强酸的浓度,并提高L酸比例.L酸的大量增加主要是由于产生了裸露的骨架铝(≡Alδ+),这与文献的观点有所不同.     

CaNaY和HZSM-5沸石的组成对酸性中心数和活性的影响

用脉冲微型反应色谱研究了正己烷在不同交换度的CaNaY沸石及不同SiO_2/Al_2O_3比的HZSM-5沸石上的裂解反应及其吡啶中毒效应,测出了它们的速率常数和反应视治化能。CaNaY沸石的酸性中心数和活性部是随着 Ca~(2 )交换度的增加而增加,当Ca~(2 )交换度达60%左右时,出现一转折点,从这一点起酸性中心数们活性递增速率更快。Ca~(2 )虽然优先进入SI位,但在每个晶胞中也有两个易于被吡啶接近的酸中心。HZSM-5沸石的酸性中心数和裂解活性随着SiO_2/A_2O_3比的增加而急剧下降,直到SiO_2/Al_2O_3比到80以上时,才逐渐趋于平稳。酸性中心数和活性随硅铝比而下降的规律,正好同每个晶胞中铝原子数随硅铝比提高而下降的规律一致。     

HZSM-5的表面B酸与催化活性

用离子交换法测定了不同温度下焙烧的HZSM-5沸石表面的B酸量;对用离子交换、TPD及IR等方法测定的酸性结果进行了关联;讨论了表面酸性质对乙酸和乙醇的酯化及乙醇分子间缩合反应活性的影响。结果表明,当焙烧温度低于550℃时,HZSM-5表面的B酸量(0.745—0.727mmol/g)基本上与根据骨架铝计算的理论值(0.735mmol/g)相吻合,说明交换下来的酸与沸石骨架铝密切相关。这部分B酸与HZSM-5的TPD谱图中峰Ⅱ相对应,说明它们是沸石表面的强酸中心,L酸与其它与骨架铝无直接联系的酸是较弱的酸中心。HZSM-5的催化活性随表面B酸量的下降而有规律的下降,而经Na~+充分交换后,用TPD测定的酸量与其催化活性基本无关的事实,说明酯化和乙醇缩合反应主要是在B酸中心上进行的。