Enhancing the Deactivation Durability of Nano-sized HZSM-5 for Aromatization by Adjusting its Ratio of Lewis/Brφnsted Acid Sites

Nano-sized zeolites have special physicochemical properties compared to micron-sized ones1,2. Recently, we have demonstrated the effectiveness and the remarkable deactivation durability of nano-sized HZSM-5 in converting the olefins of FCC gasoline to high octane number alkylbenzenes3. The role of zeolitic acidity is an intensively studied topic in the aromatizations of light hydrocarbons over micron-sized HZSM-5. But it is seldom reported for the aromatization of gasoline olefins over …     

改性纳米ZSM-5催化剂上正辛烷转化反应的研究

以纳米晶粒HZSM-5(20~50 nm)沸石为活性组分, 用碱性介质水热处理、 负载混合稀土和ZnO(或GaO)组合改性方法对纳米HZSM 5分子筛进行改性, 并用TEM， XRF， IR及XRD等手段对催化剂进行表征. 以正辛烷的芳构化和异构化为模型反应, 研究了改性纳米ZSM 5催化剂总酸和酸强度分布、 L/B酸位比例对正辛烷异构化和芳构化反应性能的影响以及催化剂酸强度、 L/B酸位比例与催化剂稳定性和积炭的关系. 结果表明, 碱性介质水热处理和混合稀土改性后, 总酸量减少和酸强度降低导致纳米HZSM-5催化剂的芳构化活性减弱, 异构化活性增强, 稳定性明显提高. 在碱性介质水热处理和负载混合稀土改性的基础上, 再负载适量氧化锌(或氧化镓)改性的催化剂， 总酸量增加, 强酸中心数量减少, B酸略有减少, 而L酸明显增加, L/B酸位比值增加. L酸中心和B酸中心的协同作用和较合适的L/B(1.4~1.7)比值使改性的纳米ZSM-5催化剂保持了较强的和稳定的芳构化和异构化活性, 催化剂积炭失活速率降低. 芳烃和异构烷烃产率分别达到约50%和30%, 高辛烷值的烷基芳烃(C7~C9)和异构烷烃(C4~C6)的选择性分别达到84%和80%.     

The Role of Lewis Acid Sites in γ-Al2O3 Oligomerization

Olefin oligomerization by γ-Al₂O₃ has recently been reported, and it was suggested that Lewis acid sites are catalytic. The goal of this study is to determine the number of active sites per gram of alumina to confirm that Lewis acid sites are indeed catalytic. Addition of an inorganic Sr oxide base resulted in a linear decrease in the propylene oligomerization conversion at loadings up to 0.3 wt %; while, there is a >95 % loss in conversion above 1 wt % Sr. Additionally, there was a linear decrease in the intensity of the Lewis acid peaks of absorbed pyridine in the IR spectra with an increase in Sr loading, which correlates with the loss in propylene conversion, suggesting that Lewis acid sites are catalytic. Characterization of the Sr structure by XAS and STEM indicates that single Sr²⁺ ions are bound to the γ-Al₂O₃ surface and poison one catalytic site per Sr ion. The maximum loading needed to poison all catalytic sites, assuming uniform surface coverage, was ∼0.4 wt % Sr, giving an acid site density of ∼0.2 sites per nm² of γ-Al₂O₃, or approximately 3 % of the alumina surface.     

利用原子层沉积制备Pt/HZSM-5催化剂用于乙酰丙酸水相加氢制备戊酸

利用原子层沉积（ALD）技术制备出Pt/HZSM-5催化剂，并用于乙酰丙酸（LA）水相加氢制戊酸（VA）。在HZSM-5上沉积五个循环时的5Pt/HZSM-5催化剂，其VA收率高达91.4%，且具有较高的稳定性。研究表明，Pt加氢位点和HZSM-5 酸性位点距离越近越有利于VA的选择性生成。通过延长沉积的扩散时间，ALD可将Pt沉积到HZSM-5的微孔通道中，但对HZSM-5的微孔结构和酸性位点影响较小，这体现出ALD在保护HZSM-5 结构上的优势。随着ALD沉积Pt循环数的增加，Pt纳米颗粒的平均粒径、表面Pt的电子状态、HZSM-5表面酸位点都没有发生明显的变化，分子筛孔道中的Pt比例则逐渐降低，这导致VA生成的TOF降低。同时，也通过浸渍法制备了负载在HZSM-5上的Pt催化剂作为对比，结果表明，浸渍法导致HZSM-5的孔结构受损，形成了更多的微孔，表面酸性位点数目降低，其催化活性、VA 选择性和稳定性都显著低于ALD制备的催化剂。     

SAPO—11分子筛的酸性及催化性能

用IR及TPD法研究了SAPO-11分子筛的表面酸性质,并以正庚烷裂解和乙醇脱水为探针研究其催化性能。结果表明,SAPO-11分子筛上既有L酸中心,又有B酸中心,表面上存在4个羟基峰。NH_3-TPD测定了SAPO-11的酸强度和酸中心数,并用矩形法求得脱附活化能,SAPO-11系属中等酸强度的分子筛。     

Study of Hydrogen Adsorption on Pt/WO3-ZrO2 through Pt Sites

The rate determining step and the energy barrier involved in hydrogen adsorption on Pt/WO_3- ZrO_2 were studied based on the assumption that the hydrogen adsorption occurs only through Pt sites. The rate of hydrogen adsorption on Pt/WO_3-ZrO_2 was measured in the adsorption temperature range of 323-573 K and an initial hydrogen pressure of 50 Torr.The rates of hydrogen uptake were very high for the initial few minutes and the adsorption continued for more than 5 h below 523 K.The hydrogen uptake far exceeded the H/Pt ratio of unity for all adsorption temperatures,indicating that the adsorption of hydrogen involved the dissociative adsorption of hydrogen on Pt sites to form hydrogen atoms,the spillover of hydrogen atoms onto the surface of the WO_3-ZrO2 catalyst,the diffusion of spiltover hydrogen atom over the surface of the WO_3-ZrO_2 catalyst,and the formation of protonic acid site originated from hydrogen atom by releasing an electron in which the electron may react with a second hydrogen atom to form a hydride near the Lewis acid site.The rate determining step was the spillover with the activation energy of 12.3 kJ/mol.The rate of hydrogen adsorption cannot be expressed by the rate equation based on the assumption that the rate determining step is the surface diffusion.The activity of Pt/WO_3-ZrO_2 was examined on n-heptane isomerization in which the increase of hydrogen partial pressure provided positive-effect on the conversion of n-heptane and negative-effect on the selectivity towards iso-heptane.     

SURFACE ACIDITY OF ZEOLITE ZSM-5 AND ITS CATALYTIC PROPERTIES IN ESTERIFICATION OF ACETIC ACID WITH ALCOHOLS

IntroductionTheuseoflarge-PorezeolitessuchasXandYforcarelyzingtheesterificationhasbeenearlysuggestedbyBergklllandnorelationshipbetweentheactivityandsubdueaciditywasobserved.ItalianPatent[2]reportedthatdecationizedYzeolitesareveryactiveandselectivecatalyst…     

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.     

ROLE OF Ga AND Pt-Ga IN THE CONVERSION OF PROPANE OVER Ga/HZSM-5 AND Pt-Ga/HZSM-5

为获得较高的Ｃ２选择性，在加水（水蒸气）条件下，研究了添加ＣａＯ对甲烷氧化偶联Ｌａ２Ｏ３催化剂的影响。发现ＣａＯ的添加提高了Ｌａ２Ｏ３催化剂的活性，同时水的添加明显地提高了催化剂的Ｃ２选择性。在加水条件下，Ｌａ２Ｏ３－ＣａＯ催化剂获得了较好的结果，其ＣＨ４转换率为２０％，Ｃ２选择性超过８０％。利用ＸＲＤ和ＸＰＳ技术对催化剂进行了表征，并对加水和不加水条件下的催化剂性能与结构变化的关系进行了讨论     

浆态床合成二甲醚复合催化剂失活原因探索

在反应温度260℃、压力5.0MPa的条件下,对浆态床反应器中二甲醚合成复合催化剂的失活规律进行了研究。结果表明, Cu基催化剂失活较快是导致浆态床二甲醚合成催化剂不稳定的主要原因。通过分析Cu基催化剂在浆态床反应器和固定床反应器中的活性变化规律,发现在浆态床反应器中不能及时导出反应体系的H2O对催化剂的毒副作用导致了浆态床Cu基催化剂快速失活。对失活催化剂进行的TPR、XRD和SEM EDS表征结果可以看出,Cu粒子的长大和积炭是Cu基催化剂失活的重要原因,与已有文献报道不同的是并未发现明显的Cu元素流失。     

氧化钙改性分子筛对一步法合成二甲醚的影响(英）

采用浸渍法制备了一系列CaO改性的HZSM 5 (Si/Al=38)分子筛,并以CaO/HZSM 5为脱水剂 与JC207甲醇合成催化剂(靖江催化剂厂)按照一定的比例组成双功能催化剂,在固定床反应器上考察了其对一步法合成二甲醚的影响。XRD结果表明,CaO在HZSM 5上呈高度分散状态,没有发现新的物种生成。Pyridine IR结果表明,CaO引入HZSM 5后,酸中心的类型和数量发生明显的变化,CaO的加人促使部分酸中心由B酸中心转变为L酸中心。NH3 TPD结果表明,随着CaO含量的增加,HZSM 5分子筛表面酸性较强的酸中心数目下降,总酸中心数目也下降,但酸性较强的酸中心下降较快。表明适量的CaO改性HZSM 5分子筛不是除去表面所有的酸中心,而是通过与表面强酸中心的作用,使其向弱酸和中强酸中心过渡,从而改变HZSM 5表面的酸强度分布,提高二甲醚的选择性。     

H(Fe)ZSM-5分子筛的合成、表征及其催化性能的研究

用水热法合成出含铁ZSM-5沸石,并对其物相、外貌、结构组成、吸附、表面酸性和催化活性等性能作了测试。ESR和XPS测定结果表明Fe~(3+)进入沸石骨架。实验结果表明,表面总酸性较弱,L酸位浓度较大的H(Fe)ZSM-5在甲醇转化反应中有利于低碳烃的齐聚和异构化,而酸性较强的HZSM-5易使低碳烯烃氢转移而生成大量的气态烃。     

碳四烃在改性HZSM-5分子筛上芳构化研究

研究了炼厂混合C_4烃在Zn、Ga、Cr、La改性的HZSM-5分子筛催化剂上的芳构化反应,采用TPD和IR测定了催化剂的表面酸性质。结果表明,用Zn(3%)和Zn(2%)Ga(1%)改性的HZSM-5分子筛具有较好的芳构化性能;各改性HZSM-5分子筛催化剂芳构化性能变化与表面酸性有关,总酸量下降,芳构化活性下降,强B酸中心减少,深度裂解反应减少;Zn的单组分和双组分改性的HZSM-5分子筛催化剂芳构化活性的增高与表面强L酸浓度增加和吡啶吸附IR谱中的1615cm~(-1)吸收峰出现有关。     

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.     

HZSM—5沸石内外表面酸,孔大小和择形催化性能的研究

用吡啶、2,4-二甲基喹啉及NH_3吸附的TPD法测定了HZSM-5沸石的内、外表面酸量和酸分布,用环己烷吸附速度和吸附量表征孔大小,以乙苯歧化和对二乙苯异构化作研究择形催化反应.结果表明,HZSM-5外表面酸约占总酸量的20％,内、外表面酸均为非均匀分布.强酸位是对二乙苯和乙苯裂化的活性中心,而对歧化和异构化反应生成对位异构体的选择性影响不大.间二乙苯主要在内表面酸中心上生成,而对二乙苯在外表面酸位上异构化不是主要途径.对位选择性的提高与环己烷吸附速度减小有很好的对应关系,而与酸量变化关系不大.虽然中强和弱酸位对对位选择有一定影响,但影响对位选择性的主要因素是沸石的孔径大小.     

Effect of Phosphoric Acid on HZSM-5 Catalysts for Prins Condensation to Isoprene from Isobutylene and Formaldehyde

A series of HZSM-5 zeolites modified with different amounts of phosphoric acid(P/HZSM-5) was prepared. The physicochemical features of the P/HZSM-5 catalysts were characterized via X-ray diffraction(XRD), N₂ adsorption-desorption, NH₃-temperature programmed desorption(NH₃-TPD) and Fourier tranform infrared(FTIR) spectra of the adsorbed pyridine, and the performances of the catalysts for Prins condensation to isoprene from isobutylene and formaldehyde were investigated. The maximum isobutene conversion and isoprene selectivity were 10.3% and 94.6% on the HZSM-5 catalyst with a Si/Al molar ratio of 600 using 5%(mass fraction) phosphoric acid. The phosphoric acid modification not only modulated the amount of acidic sites but also regulated the acid type. An appropriate amount of weak Lewis and Brönsted acid sites served as the active sites for the condensation of isobutene with formaldehyde, and the strong acid sites could cause side reactions and coke deposition.     

密度泛函理论研究分子筛相邻双酸性位对乙烯质子化反应的影响

采用密度泛函理论B3LYP/6-31G(d,p)方法,研究了HZSM-5分子筛上不同酸性位以及相邻双酸性位对乙烯质子化反应的影响,考察了乙烯吸附、质子化反应过渡态和表面乙氧中间体的几何结构、原子电荷和相关能量.结果表明,存在紧邻酸性位的分子筛酸性明显减弱,乙烯分子的吸附能降低,但质子转移过渡态的活化能仅略有降低;次邻酸...     

La／HZSM—5催化剂上丙烷的芳构化反应研究

采用浸渍法和离子交换法制备了La/HZSM-5分子筛催化剂,用于丙烷芳构化反应,利用XRD,SPS,FT－IR,NH3－TPD技术考察了La对HZSM－5分子筛结构和表面酸性的影响,引入La后能显著提高HZSM－5的丙烷芳构化活性,其中由离子交换法得到的催化剂效果最佳,在反应温度550度,空速600h^-1条件下,丙烷转化率和芳烃选择性分别达到94．58％,68．99％,在La/HZSM-5中分子筛结晶度下降,B酸中心减少,L酸中心增多,离子交换法制备的催化剂比浸渍法催化剂的这种变化更显著,同时更有利于La3 进入分子筛孔道内,并与分子筛产生强相互作用,新增加的L酸中心可能是芳构化反应的活性中心。     

生物油模型化合物催化裂化制备芳香烃的实验研究

通过HZSM-5分子筛催化剂对生物油典型模型化合物(乙酸、愈创木酚、正庚烷和环己烷等)在550℃进行了催化裂化反应,研究模型化合物催化裂化特性和反应机理以及催化剂性质。结果表明,正庚烷和环己烷裂化产物主要是芳香烃(53%和91%,均为积分面积分数),对于此类不含氧的模型化合物,催化裂化反应过程更容易进行;随着催化剂用量的增加,可以有效增加乙酸裂化产物中芳香烃含量(12%到90%,均为积分面积分数);愈创木酚结构比较复杂,HZSM-5催化剂主要脱除了甲氧基,催化剂用量的增加可以使芳香烃类稳定物质更容易形成。     

不同分子筛上1-己烯骨架异构化反应性能的研究

以HZSM-35、HZSM-5、HM和Hβ四种分子筛为1-己烯骨架异构化催化剂,比较研究了四种催化剂的异构化性能,对其构效关系进行了关联。结果表明,相比于HZSM-5和Hβ分子筛,HZSM-35和HM具有适宜的酸量,有效孔径为0.4-0.6 nm,而且无晶穴、无交叉孔道,具有良好的择形催化效应,在转化率高达95%的同时,C_5-和C₇₊等副产物的收率在20%左右,异己烯收率可达40%-50%。进一步对四种分子筛进行酸碱改性处理,结果显示,虽然酸性质略有改变,但是一维孔结构的HZSM-35和HM分子筛的异构化性能仍明显优于多维孔结构的HZSM-5和Hβ分子筛,说明在酸性质一定的前提下,孔结构对异构化反应起关键作用。