超低硅铝比多级孔ZSM-5分子筛的无模板剂合成

以水玻璃为硅源、Al₂(SO₄)₃·18H₂O为铝源,投料硅铝比SAR=n(SiO₂)/n(Al₂O₃)=40,前躯体凝胶pH=11.2、Na₂O/SiO₂=0.18、 H₂O/SiO₂=43、m(晶种)/m(SiO₂)=0.16,不添加任何模板剂条件下合成了具有多级孔结构的超低硅铝比ZSM 5分子筛,其结构经²⁷Al NMR, SEM-EDS, Py-IR, NH₃-TPD, XRD和N₂-吸脱附表征。SEM结果表明ZSM-5分子筛晶体为侧面呈“维管束”状的长方体;EDS分析表明其表面硅铝分布具有显著不均一性：顶底表面SAR=20,侧面SAR=13。NH₃-TPD分析表明：该ZSM-5分子筛整体具备可观的弱酸总酸量(1.9 mmol·g^-1),且以Lewis酸为主。N₂吸脱附实验表明：ZSM-5分子筛存在明显的介孔结构,属同时含有微孔-介孔结构的多级孔、超低硅铝比ZSM-5分子筛。     

ZSM-5酸改性对甲醇芳构化性能的影响

利用硝酸、草酸和酒石酸溶液对ZSM-5分子筛进行改性,并采用XRD、SEM、NH₃-TPD、XRF、²⁷Al MAS NMR、吡啶吸附红外光谱和N₂吸附-脱附对ZSM-5分子筛结构、酸量、比表面积及孔体积等物化性质进行表征分析。在反应温度为422℃,甲醇质量空速为4.74 h^-1的条件下,考察了ZSM-5分子筛的催化活性。结果表明,采用不同酸改性ZSM-5分子筛,影响了分子筛的比表面积、酸性及孔体积,从而改变了催化剂的催化性能。在甲醇芳构化（MTA）反应中,酸改性后的分子筛表现出良好的催化活性,且草酸改性后的催化剂表现出较高的催化活性及选择性,反应8 h时,芳烃及BTX收率分别达到57.40%和39.40%。     

糖类对SAPO-34分子筛的结构以及MTO性能的影响

以廉价的木糖、蔗糖、淀粉和葡甘聚糖为硬模板剂成功合成出含多级孔道的SAPO-34分子筛,采用XRD、BET、SEM、TEM、ICP和NH₃-TPD等手段对催化剂进行了表征,并在固定床上,研究了糖类硬模板剂对SAPO-34分子筛的结构以及MTO性能的影响。结果表明,糖类硬模板剂能够提升SAPO-34分子筛的比表面积、微孔和介孔体积。与常规SAPO-34分子筛相比,多级孔道SAPO-34分子筛的双烯选择性和寿命均高。介孔体积最大、酸量最少、酸性最弱的SAPO-34-z分子筛的寿命最长（130 min）,高出常规SAPO-34分子筛（100 min）30%,分子筛寿命从长到短顺序为SAPO-34-z > SAPO-34-h > SAPO-34-d > SAPO-34-m > SAPO-34 > SAPO-34-p。含多级孔道的SAPO-34分子筛的双烯选择性均高于常规SAPO-34分子筛。     

ZSM-5分子筛催化剂稳定性的研究

为观察C₄烯烃转化制丙烯过程中影响催化剂稳定性的因素，对经历不同反应时间（即新鲜、反应48h、反应650h、反应650h后再生和再生后再进行反应48h）的系列ZSM-5分子筛催化剂进行了表征。结果表明，经历长期反应后，催化剂微孔体积和BJH吸附累积孔体积明显降低；再生后，孔体积可以恢复到新鲜催化剂的初始值。与此同时，NH₃-TPD酸量不仅降低，而且再生后也不能得到恢复。与高温水蒸气处理的催化剂相比较，²7Al MAS NMR表征结果说明，积炭因素对催化剂孔体积的影响可通过再生消除，而分子筛骨架铝丢失和分子筛晶胞参数的降低对催化剂酸量的持续减少起主要作用。长期在高温水蒸气条件下运行后，催化剂酸量可维持在一定水平，使催化剂长期稳定运行成为可能。     

组合改性Y型分子筛的加氢裂化性能

采用水热、草酸脱铝及表面活性剂存在下的水热晶化相结合的组合法对Y型分子筛进行了改性, 考察了表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）存在下的CTAB加入量对Y型分子筛相对结晶度（Xc）、晶胞常数（a₀）、硅铝比、比表面积、孔结构及加氢裂化性能的影响, 并利用NH₃-TPD对改性Y型分子筛进行了酸性表征。结果表明, 少量的CTAB就可以使Y型分子筛的相对结晶度从37.9%提高到68.3%, 硅铝比从7.72增大到9.32, a0从2.4534nm减小到2.4485nm, 介孔的孔体积从0.157mL/g提高到0.180mL/g以上,且总酸酸量降低。VGO的加氢裂化反应结果表明,CTAB存在下改性Y型分子筛的加氢裂化活性和中间馏分油收率比工业催化剂分别高2.42%和4.20%。     

ZSM-5-SBA-15复合分子筛制备及甲苯甲醇烷基化性能研究

采用后合成法制备了ZSM-5-SBA-15复合分子筛,通过XRD、FT-IR、BET、NH₃-TPD及吡啶红外等手段表征催化剂的性质。结果表明,ZSM-5-SBA-15既具有微孔结构又具有介孔结构。吡啶吸附和NH₃吸脱附实验结果表明,ZSM-5微孔分子筛的引入使SBA-15介孔分子筛的酸性增强,但与ZSM-5相比,ZSM-5-SBA-15复合分子筛的酸性位没有改变,酸强度有一定的减弱。用固定床评价了该复合分子筛甲苯甲醇烷基化反应的催化性能。结果表明,与常规ZSM-5相比,ZSM-5-SBA-15表现出了较高的对位选择性。     

ZSM-5的水热改性及其在合成气经二甲醚制汽油中的应用

对合成气经二甲醚制汽油两段等压反应系统中的ZSM-5分子筛催化剂进行原位水热处理,研究了不同温度下水蒸气处理ZSM-5分子筛的结构、表面酸性及催化反应性能。XRD、XRF、BET、NH₃-TPD 和 TPO等表征手段表明,水热处理温度为400℃时会使ZSM-5分子筛大部分非骨架铝脱除,酸中心数量减少,比表面积增加,提高了催化剂的活性及产物选择性。     

以微孔β沸石为硅铝源合成强酸性介孔分子筛

以微孔β沸石为硅铝源,通过碱处理和以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,合成了具有较强酸性的六方结构介孔分子筛材料B-MCM-41,并采用XRD、N₂吸附脱附、FT-IR、²7Al MAS NMR、HRTEM和水热处理等手段对其进行了结构表征,采用NH₃-TPD对其进行了酸性表征。实验结果表明,B-MCM-41具有明显强于常规介孔分子筛的酸性,且在C⁺₁0混合芳烃加氢脱烷基化反应中表现出了良好的催化性能。这主要是由于碱溶液将β沸石降解为沸石结构单元,在表面活性剂作用下五元环次级结构单元被引入了介孔铝硅酸盐B-MCM-41的结构。     

多级孔ZSM-5分子筛的制备及催化噻吩烷基化性能研究

用不同浓度的Na₂CO₃溶液处理ZSM-5分子筛,采用XRD、XRF、SEM、N₂吸附脱附及NH₃-TPD方法对处理前后的ZSM-5分子筛进行表征,并考察了Na₂CO₃溶液处理对ZSM-5分子筛孔结构、酸性以及噻吩烷基化性能的影响。结果表明,Na₂CO₃溶液处理在保持ZSM-5分子筛微孔骨架结构的同时,增加了ZSM-5分子筛的比表面积、外表面积和介孔体积,并调变了酸性。Na₂CO₃溶液处理提高了ZSM-5分子筛催化剂的噻吩烷基化活性和噻吩选择性。一定反应条件下,随着Na₂CO₃溶液浓度增加,多级孔ZSM-5分子筛的噻吩烷基化性能逐渐提高,而噻吩选择性先增加后下降。当Na₂CO₃溶液浓度为2 mol/L时,分子筛的噻吩转化率和噻吩选择性分别为81.26 %和73.15%。当Na₂CO₃溶液浓度为3 mol/L时,噻吩转化率和选择性分别为90.57 %和72.59%。     

微孔-介孔复合分子筛HY-SBA-15的表征及应用

用后合成法制备了微孔-介孔复合分子筛HY-SBA-15(y) (y表示HY与SBA-15的质量比)。并用XRD、FT-IR、N₂吸脱附及NH₃-TPD等技术对HY-SBA-15进行表征。结果表明,HY-SBA-15既具有微孔结构又具有介孔结构,当y=0.10时,微孔与介孔混合晶相显著,且HY-SBA-15(0.10)复合分子筛具有B酸和L酸,酸性强于HY。用浸渍法将Ni-W活性组分担载在HY-SBA-15(0.10)载体上,制备加氢脱芳烃催化剂Ni-W/HY-SBA-15(0.10),选用茂名石化FCC柴油为原料,考察了催化剂的加氢脱芳烃性能。实验结果表明,Ni-W/HY-SBA-15(0.10)催化剂具有良好的芳烃加氢饱和性能和开环活性。     

表面富硅型ZSM-5分子筛的甲醇制对二甲苯联产低碳烯烃催化性能

通过表面化学改性制备表面富硅型ZSM-5分子筛,采用XRD、N2等温吸附-脱附、TEM、NH3-TPD和Py-FTIR等手段对其孔结构和酸性质进行了表征,考察其甲醇制对二甲苯联产低碳烯烃反应的催化性能。结果表明,引入Zn使催化剂中一部分强酸转变为中强酸,并增加了具有脱氢作用的Zn-L酸中心,提高乙烯和丙烯的选择性;Mg改性不仅可以调节孔道的择形性,而且增加了L酸中心的数量,有利于PX的生成;不同硅源的多次硅沉积使得SiO_2可以更均匀地沉积在外表面,调变催化剂的酸性质和孔结构,从而进一步提高对二甲苯及乙烯和丙烯的选择性。最终,二甲苯中对位选择性可达到87.1%,二甲苯及乙烯和丙烯的选择性达到61%,乙烯在C_2烃类的选择性高达97.8%,丙烯在C_3烃类中选择性高达90.6%。     

IM-5分子筛在Ni-Cu催化剂甲烷热裂解制氢反应中的作用研究

甲烷热裂解制氢并生成高附加值的纳米碳材料,被认为是极具发展前景的氢气生产途径,但高性能催化剂的研发仍存在诸多挑战.我们选择多种载体(TS-1、 IM-5、 Y、介孔SiO₂、 γ-Al₂O₃、 CNTs),采用浸渍法制备Ni-Cu负载催化剂,通过低温N2吸附-脱附、 XRD、 SEM和H₂-TPR等系列表征方法对样品进行分析,考察不同载体对催化剂甲烷裂解制氢和纳米碳材料的影响.实验结果发现,分子筛载体独特的孔道结构有利于金属颗粒的分散,能有效避免反应中界面效应导致的催化剂失活,可提高催化剂反应活性并延长反应寿命,也显著提高了其碳产率.其中以IM-5分子筛为载体的催化剂表现最佳,在反应温度为700℃时, NiCu/IM-5催化剂甲烷转化率高达80%,氢气选择性达100%,反应400 min后活性未见明显降低. NiCu/IM-5催化剂碳产率高达1 446 g_C/g_cat,是NiCu/SiO₂催化剂的5.7倍, NiCu/γ-Al     

碱改性ZSM-11分子筛及其催化裂化增产烯烃性能

通过晶种辅助法合成ZSM-11分子筛,并对其进行碱处理从而制备了改性样品ZSM-11-AT.采用XRD、 N₂吸附和脱附、 XRF、 TEM、 NH₃-TPD和Py-IR等表征手段对样品ZSM-5、 ZSM-11和ZSM-11-AT的物化性质进行了表征和对比分析,发现改性样品ZSM-11-AT的比表面积、孔隙结构和酸性质均得到了改善.采用固定床反应装置对样品的催化裂化性能进行了评价,对样品ZSM-5、 ZSM-11和ZSM-11-AT的反应物转化率和产物分布进行了对比研究.结果表明, ZSM-11和ZSM-11-AT在烯烃乙烯和丙烯产率方面优于ZSM-5.与ZSM-11相比, ZSM-11-AT的催化性能得到了进一步的提高.     

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     

芬顿试剂改性ZSM-5分子筛上丙烯齐聚反应研究

采用浸渍法分别制备了芬顿试剂及其原料FeSO₄和H₂O₂改性的ZSM-5分子筛，并与未改性的母体ZSM-5分子筛进行了对比实验。通过一系列表征手段及丙烯齐聚反应考察了各催化剂的理化性质和催化性能。结果表明，芬顿试剂、FeSO₄、H₂O₂的改性处理均会引起ZSM-5分子筛脱铝，从而导致其硅铝比升高。但与FeSO₄改性相比，芬顿试剂由于其产生的大量羟基自由基更容易将Fe引入分子筛，形成新的活性中心，同时芬顿试剂改性还能使分子筛的比表面积和介孔的体积增大，调节催化剂的酸性。与母体ZSM-5相比，Fenton-ZSM-5催化剂具有优异的催化活性和稳定性。初始丙烯转化率和柴油选择性分别高达98.3%和92.4%，24 h内转化率和选择性维持在80%和82%以上。     

复合分子筛催化微晶纤维素水解

采用水热晶化法制备了HY/ZSM-5复合分子筛。通过XRD、SEM、N2-吸附脱附、NH3-TPD及吡啶吸附红外光谱等手段表征催化剂的结构和性质。结果表明,HY与HZSM-5复合后HY型分子筛完全被HZSM-5紧密包裹,形成致密的核壳结构。与机械混合物相比,复合分子筛微孔比表面积及孔体积均有所减少,总酸量略高,弱酸量小,而强酸量大,Br9nsted酸量与之相似,而Lewis酸量有所减少。将所制备的HY/ZSM-5复合分子筛催化剂应用于以离子液体氯化1-乙基-3-甲基咪唑鎓([Emim]Cl)为溶剂的纤维素水解反应中,与HY催化的纤维素水解相比,HY/ZSM-5催化纤维素水解反应获得的最佳葡萄糖收率由28.04%提高到38.78%,葡萄糖选择性由28.91%提高至48.29%。     

Comparative Study of the Support Role on the Activity of Copper Species for Nitric Oxide Reduction

In this work three different supports (γ-Al₂O₃, ZSM-5, and SAPO-34) of varying degree of acid sites and textural properties were used to evaluate the influence of support specifics in the Cu/supported nanocatalysts on NO conversion. The nanocatalysts were prepared by homogeneous deposition precipitation (HDP) method and characterized by N₂ pore size distribution, TEM, H₂-TPR for investigation the reducibility of the copper species and acidity measurement by NH₃ adsorption. The Cu/ZSM-5 and Cu/SAPO-34 catalysts were more active for NO conversion than Cu/γ-Al₂O₃ catalyst. The characterization and conversion differences in the copper supported on different types of support indicated that these differences arise from the differences in surface area, pore size distribution, and acidity of the supports. The higher SCR-DeNO activity of Cu/ZSM-5 and Cu/SAPO-34 nano-catalysts can be explained by higher surface area and acidity of ZSM-5 and SAPO-34 supports. These catalysts also have larger amount of reducible Cu species compared to Cu/γ-Al₂O₃ which correlates with the structure of the support used. Considering these findings, the NO conversion ability of Cu/supported catalysts has been correlated with support structure and acidity.     

不同分子筛负载锰铈催化剂的低温NH_3-SCR脱硝性能

分别以β、ZSM-5和USY分子筛为载体,采用浸渍法制备了锰铈催化剂,对其低温NH_3-SCR反应性能进行了评价,并采用XRD、BET、NH_3-TPD、H_2-TPR以及XPS对催化剂进行了表征。结果表明,三种分子筛负载的锰铈催化剂均具有较好的低温NH_3-SCR反应活性,其中,Mn-Ce/USY的催化性能最好,在107℃时NOx转化率可达到90%。负载锰铈后催化剂的比表面积和孔体积均有所下降;活性组分MnOx主要以无定型态分布于催化剂表面,且在ZSM-5上检测到聚集的CeO_2。催化剂表面弱酸对低温NH3-SCR反应起主要作用,催化剂表面上活性组分的表面浓度和氧化态明显不同,较高的Mn~(4+)/Mn~(3+)原子比和吸附氧表面浓度对提高催化剂的低温NH3-SCR反应活性有利。