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     

金属氧化物改性的HZSM-5上甲苯与甲醇的烷基化反应

 考察了La2O3,MgO以及La2O3-MgO复合改性的HZSM-5催化剂的孔结构、表面酸性和吸附性能,以及它们在甲苯与甲醇烷基化反应中的催化性能. 未经改性的HZSM-5上甲苯甲基化反应产物组成为热力学平衡组成,而改性后的催化剂上目标产物对二甲苯选择性提高,但反应活性下降. La2O3改性使HZSM-5孔径缩小,孔道变窄,强酸和弱酸酸量均降低,目标产物选择性明显提高; MgO主要分布在沸石外表面和孔口,因而MgO改性的HZSM-5孔口尺寸稍有缩小,另外强酸酸量减少,弱酸酸量略有上升,对二甲苯选择性略有提高; 而La2O3-MgO复合改性的催化剂上对二甲苯选择性显著提高,达到93%. 结果表明,反应的对位选择性是孔径和表面酸性同时调变的结果,孔径效应比酸性分布对催化剂的对位选择性影响更大.     

沸石分子筛中复杂异构化反应的Monte Carlo模拟研究 Ⅲ．孔口失活对反应行为的影响

用Ｍｏｎｔｅｃａｒｌｏ方法模拟了沸石分子筛中的复杂异构化反应ＡＢＣ，考察了孔口失活对反应性能的影响．发现孔口失活对产物选择性和反应有效因子的影响取决于反应的Ｔｈｉｅｌｅ模数．可分为三种情况：（１）在低Ｔｈｉｅｌｅ模数下，影响不明显；（２）在中等Ｔｈｉｅｌｅ模数下，有一定的影响，且随孔口活性位失活率的增加，某种产物的选择性线性增加而有效因子线性下降，但二者变化幅度均不大；（３）在较高Ｔｈｉｅｌｅ模数下，影响显著．随着孔口活性位失活率的增加，某种产物选择性明显增加，有效因子明显下降．     

表面强酸分布——影响HZSM-5沸石对位选择性的主要因素

考察了交换剂和改性处理对HZSM-5沸石在甲苯乙基化反应中对位选择性的影响,检测了反应初级产物的组成,用原位TPD法研究了沸石表面酸中心的催化性质。结果表明,孔径和酸性分布都是影响沸石对位选择性的重要因素,但是表面酸性的调变对提高HZSM-5沸石的对位选择性更为重要。对-甲乙苯是甲苯乙基化反应的初级产物,在表面异构化反应后生成间-甲乙苯。烷基化和异构化两种反应活性中心在酸强度上的差异很小,仅仅是所处位置不同。由于改性处理同时抑制了这两类活性中心,使HZSM-5沸石在甲苯乙基化反应中的对位选择性上升而活性下降,表现出反向变化关系。     

铝化β沸石的硅铝分布及表面酸性质

研究了铝酸钠溶液处理对β沸石硅铝分布及表面酸性质的影响。通过XRD，NH3－TPD，Pyridine-IR及NMR表征了经NaAlO2溶液处理后的Hβ沸石的表面酸性质。结果表明，Hβ沸石的总酸量增加，B酸量和L酸量亦增加。NaAlO2溶液处理对β沸石具有补铝功能，补铝机理为Al(OH4)^-阴离子在Si(0Al)A位发生同晶取代。甲苯歧化与C9芳烃烷基转移反应的催化性能考察结果表明，NaAlO2溶液处理可以提高β沸石催化剂的芳烃转化率和（B＋X）选择性。     

MCM－22沸石的孔结构和酸分布特性对苯与丙烯烷基化反应产物分布的影响

 根据测试结果，得到了MCM－22和具有相同硅铝比的β沸石的酸中心数及其分布，系统地研究了反应条件对苯与丙烯烷基化反应产物分布的影响；结合扩散系数与扩散势能，讨论了产物分布与MCM－22沸石孔道及酸性质的关系，并与β沸石进行了比较．苯烷基化反应发生在MCM－22沸石的外表面上，其空间位阻较小；在相同的反应条件下，与发生在β沸石十二元环孔道内的苯烷基化反应相比，异丙苯的选择性低2％～4％，二异丙苯的选择性高0．5％～5％，三异丙苯的生成量多10余倍．位于MCM－22沸石十元环二维正弦波形孔道的B酸中心，由于空间位阻大，很难发生苯烷基化反应，但可发生丙烯齐聚反应，故MCM－22沸石上有较多的丙烯齐聚物生成．β沸石上生成正丙苯的量是MCM－22沸石上的3～4倍．     

纳米HZSM-5催化剂催化C8直链烃转化的性能

 制备了粒径为20～50 nm的纳米HZSM-5催化剂,并采用XRF,TEM和NH3-TPD等技术对催化剂进行了表征. 以正辛烷和1-辛烯的芳构化和异构化为探针反应,研究了纳米HZSM-5催化剂的催化性能,并与微米HZSM-5催化剂(4～6 μm)进行比较. 考察了反应条件对纳米HZSM-5催化剂催化生成C7～C9芳烃和C4～C6异构烷烃选择性的影响,并对反应机理进行了初步探讨. 结果表明,纳米HZSM-5沸石具有晶粒小、微孔短、孔口多以及位于孔口和外表面的酸中心数量多、对大分子的烷基芳烃和异构烷烃等的扩散阻力小等特点,减小了积炭对纳米HZSM-5沸石上芳构化、烷基化和异构化反应的影响,比微米HZSM-5沸石具有更好的芳构化、异构化性能和稳定性,烃类可通过芳构化、异构化和烷基化等反应途径转化为高辛烷值的异构烷烃和芳烃. 在p=0.1 MPa,θ=370 ℃和WHSV=2 h-1的条件下,纳米HZSM-5催化剂催化正辛烷和1-辛烯转化的产物中,异构烷烃和芳烃的总产率分别为88%和93%,C4～C6异构烷烃和C7～C9芳烃的选择性分别达到80%和70%以上. 正辛烷和1-辛烯在不同晶粒大小HZSM-5催化剂上的反应遵循正碳离子反应机理.     

固体酸催化剂上的甲苯硝化反应

研究了ＨＭ，ＨＺＳＭ－５和其它几种固体酸催化剂上的甲苯硝化反应，发现高硅铝比ＨＺＳＭ－５沸石的活性及对位选择性最高，甲苯转化率达６５％，ｐ／ｏ比达０．７８．通过考察沸石晶粒大小、酸性强弱、脱铝程度和阳离子交换等因素对反应活性和选择性的影响，发现该反应主要在沸百孔内进行，对位选择性与沸石的孔径存在一定对应关系．沸石催化剂除能促进ＨＮＯ３解离成ＮＯ外，对甲苯也有活化和富集作用，因而反应活性与催化剂的酸性有关，适当增加沸石的亲油性也有利于提高硝化反应活性．     

在稀土改性的ZSM-5沸石催化剂上甲苯歧化选择生成对二甲苯的研究

本文研究了ZSM-5沸石催化剂用稀土元素(La~(3 )、Ce~(3 )、Pr~(3 )、Nd~(3 ))以及混合稀土浸渍改性处理后对甲苯歧化反应的催化性能。实验结果表明:上述四种稀土元素改性处理后的催化剂的甲苯转化率均随着载入量的增加而下降,而对二甲苯的选择性都有所提高。在浸渍法制备的La-ZSM-5沸石催化剂上,甲苯歧化生成对二甲苯的选择性可达80%。试验还指出,单独用磷改性的ZSM-5沸石催化剂的活性较低。再用稀土对PZSM-5催化剂改性,可使甲苯转化率从18%提高到30%。这是由于三价稀土元素可提供较多的质子酸中心。也是由于载入的磷和稀土元素对催化剂孔口和孔道尺寸有影响,从而改变了反应组份在分子筛中的扩散性质,提高了催化剂在生成对二甲苯时表现出的择形选择性。在一组用二种元素如磷-稀土、磷-镁和磷-镧改性的ZSM-5沸石催化剂中,评选出了对甲苯歧化反应具有较高活性和选择性的磷-镧改性催化剂,甲苯转化率为17%时,对二甲苯选择性可达90%左右。并且研究了反应条件对活性、选择性和反应产物的分布。在常压临氢条件下用该催化剂连续反应24小时,其活性稳定,转化率基本不变。     

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。     

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。     

化学液相沉积法调变沸石孔径及异构体择形分离

本文用化学液相沉积方法精细调变NaY沸石孔径, 在适当的溶剂中硅酯与沸石吸附水或表面羟基作用而沉积于沸石外表面, 沸石孔口有效地被缩小。制备了一系列氧化硅沉积量不同的SiNaY沸石, 红外光谱、比表面和孔体积测量结果表明随着沉积量增加沸石孔径逐渐缩小, 但沸石骨架结构、孔容和内表面性质基本不变。测定了SiNaY样品对于对二甲苯/1, 3, 5-三甲苯, β-甲基萘/α-甲基萘, 1, 2, 4-三甲苯/1, 3, 5-三甲苯, 对二甲苯/间二甲苯和对甲酚/间甲酚五类分子尺寸不同的液体混合体系的择形吸附行为, 发现SiNaY沸石对分子尺寸与沸石孔径相近的混合体系具有良好的择形选择吸附分离性能。     

化学蒸气沉积硅氧化合物调变HZSM－5沸石的研究

本文研究了正硅酸乙酯分别在无胺法和有胺法制得的ＨＺＳＭ－５沸石上的沉积过程，并用吸附，ＮＨ３－ＴＰＤ及异丙醇探针反应等手段表征了沉积后的样品，发现沉积仅在外表面上进行，可使孔口变小但不影响孔道内性质，显示有对于二甲苯分子的择形吸附能力，且在甲苯甲醇烷基化反应和二甲苯异构化反应中表现出良好的择形催化性能．     

Enhancement of the shape-selectivity in alkylation of methylnaphthalene over the ZSM-5 modified by chemical vapor deposition of SI(OCH3)4

Shape-selectivity of alkylation of 2-methylnaphthalene over the ZSM-5 zeolite has been improved by a method of chemical vapor deposition of silicon methoxide. The deposition of silica on ZSM-5 increased the β-selectivity, which was defined as the sum of distributions of 2,3-, 2,6-, and 2,7-dimethylnaphthalenes; however, it did not increase selectively the product distribution of 2,6-dimethylnaphthalene. From the characterization of two kinds of the silica-deposited ZSM-5, it was found that the β-selectivity was enhanced by the inactivation of the external surface as well as by the control of pore-opening size.     

Alkylation of Ethylbenzene with Methanol on HY,HM and HZSM-5 Zeolite

The alkylation of ethylbenzene with methanol on various zeolites has been studied at atmospheric pressure, 300–500 °C and with ethylbenzene/methanol = 3 mol/mol in a fixed-bed, integral-flow reactor. The catalytic activity decreased in the order HZSM-5 > HY > HM. The optimum conditions for the formation of ethyltoluene were HY zeolite, 400 °C and W/F = 4.1 g-cat h/g-feed. The catalyst decay rate increased in the order HZSM-5 << HY < HM; coking of the zeolite increased the fraction of para-isomer in the ethyltoluenes. On HZSM-5 modified with alkaline earth metal, the conversion of ethylbenzene decreased with concomitantly increased selectivity of para-ethyltoluene especially evident in cases of magnesium and calcium (> 93% para-selectivity). These results are interpreted in terms of diminution of both the strong acid sites and the pore size of zeolites. For the reaction on HY at 400 °C, the reaction paths were determined; the ethylbenzene reacted via alkylation, disproportionation and dealkylation with initial selectivities 84.7%, 13.1% and 2.2%, respectively.     

Study of regioselective dialkylation of naphthalene in the presence of reusable zeolite catalysts

Highly regioselective dialkylation of naphthalene using various alkylating agents can be achieved over zeolite catalysts. For example, the tert-butylation of naphthalene (1) using tert-butanol in cyclohexane over a dealuminated H-Mordenite (HM) zeolite has been optimised to give a 60% yield of 2.6-di-tert-butylnaphthalene (3) with a 2.6/2.7 ratio of over 50. This has been achieved by varying the reaction time, temperature, solvent, pressure, amount of tert-butanol, solvent and catalyst, Si/Al ratio of the catalyst, and the mode of addition. The zeolites can be easily regenerated by heating and reused.     

化学气相沉积对Pt/KL沸石芳构化性能的影响

PT／KL沸石催化剂对正己烷芳构化有很高的活性及选择性，但是至今为止人们对于其中沸石载体是否起到重要作用仍众说不一．为了深入探讨这一问题，有必要了解Pt粒子在KL沸石孔道内的分散状态．但是要测定小于1nm的Pt粒子需要高分辨电镜，受到实验条件的限制．我们知道，化学气相     

沸石的孔口改性与气体吸附分离

沸石由干具有独特的微孔结构和表面性质，对物质的吸附表现出高度的选择性，已被广泛用于许多工业吸附分离过程．在气体分离方面，最常见的是利用沸石制造纯净的稀有气体和富氧空气．Niwa等［‘－‘］和本实验室［‘’］已成功地采用出（OCH小化学气相沉积方法对HM和Hi8M七沸石进行孔径精细调变，改善了沸石的择形吸附分离和催化性能．本文试图进一步研究沸石孔口改性在气体吸附分离方面的应用潜力．我们选择的H元气体混合物体系是NZ／OZ和CH。川。，因为O。，NZ和CH。三种分子的动力学直径分别为0．346O．364和0．380urn，相差甚…     

One-Pot Synthesis and Formation Mechanism of Hollow ZSM-5

Coffin-shaped hollow ZSM-5 zeolite (HZZ) particles with shell thickness of about 200 nm and hollow diameter of approximately 1.5 μm were synthesized in one pot by using tetrapropylammonium bromide (TPABr), aluminum triisopropoxide Al[OCH(CH₃)₂]₃ and tetraethoxysilane (TEOS) as the structure-directing agent (SDA), aluminum and silica source, respectively. The appropriate molar ratios of TPABr/SiO₂ and Si/Al as well as suitable crystallization temperature are the key factors for the formation of HZZ. The formation of the HZZ can be attributed to the existence of intrinsic density variation inside the initial amorphous aggregates and the Al zoning in the outer surface of the ZSM-5 particles. Amorphous silica with low crystallinity formed at early stages and low Al concentration, which has been subsequently dissolved and recrystallized on the ZSM-5 particle surface through Ostwald ripening, leading to the formation of HZZ. This approach, which uses a high concentration of SDA, will provide new possibilities and insight into the prospective fabrication of hollow zeolites.