硅源对ITQ-13分子筛水热合成的影响

通过三种硅源, 正硅酸已脂(TEOS)、胶体二氧化硅、气相法白炭黑, 成功地合成出ITQ-13分子筛, 并用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、BET表面积测试和氘代乙腈吸附等方法对合成的材料进行表征. 结果表明, 用硅胶和白炭黑为硅源合成出的ITQ-13具有较好的晶化度和较大的晶体尺寸.     

ITQ-13分子筛合成及酸性的DFT理论计算研究

以氢氧化已烷双铵(R(OH)2)和溴化六甲双铵(HMBr2)为模板剂分别合成了ITQ-13、B-ITQ-13、Al-ITQ-13分子筛,采用XRD、SEM-EDX、N2吸附-脱附、FT-IR、MAS NMR等手段对合成的分子筛进行表征,比较了两种模板剂合成的ITQ-13分子筛的性质,以溴化六甲双铵(HMBr2)为模板剂,在碱性加晶种的条件下,反应3~10 d合成出了ITQ-13以及含杂原子B、Al的ITQ-13分子筛,降低了合成的成本.以溴化六甲双铵为模板剂合成的ITQ-13晶貌有块状和球形针状堆积混合晶貌组成,孔道宽,晶粒因堆积形成的介孔居多.量子力学中的密度泛函理论(DFT)计算Ge、B、Al同晶取代Si在ITQ-13分子筛9个不同T位的分布,T5位对于ITQ-13分子筛的特殊骨架结构形成具有重要作用,对于骨架的电荷平衡以及几何约束力都有重要作用.Al原子容易替代的位置是位于九元环和十元环孔口相交处的T6、T7位.     

无模板剂预晶化液添加法合成ZSM-5分子筛

研究了旋转烘箱中无模板剂条件下,预晶化液添加对合成ZSM-5分子筛的影响。系统研究了预晶化液加入量对合成分子筛晶化速率及颗粒大小的影响。采用X射线衍射,扫描电镜,N2吸附-脱附,和激光粒度分布等分析方法对合成的ZSM-5分子筛样品的物化性能进行了表征。结果表明,预晶化液的添加可以明显加快分子筛的晶化速率,预晶化液添加量为33.3wt%时达到最大结晶度的合成时间由未添加时的48 h减少到24 h。添加预晶化液的母液在150℃晶化24 h时所得ZSM-5分子筛团聚体的颗粒大小随着预晶化液加入量的增大而增大,由5.5μm增大到26.3μm。团聚体颗粒的比表面积比未添加预晶化液得到的分子筛(292 m2.g-1)有了不同程度的提高,如添加量为33.3wt%时为394 m2.g-1。对预晶化液添加法合成ZSM-5分子筛团聚体颗粒的生长机理进行了讨论。     

SAPO-5分子筛的可控合成及晶化过程探索

在非醋酸体系下分别通过动态和静态水热晶化方法合成了SAPO-5分子筛, 并考察了转速、 晶化时间及凝胶体系水硅比对SAPO-5分子筛晶相及形貌的影响, 采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)技术研究了静态、 动态水热条件下SAPO-5分子筛的晶化过程. 结果表明, 静态水热条件下晶化6 h得到的SAPO-5分子筛为球状、 六边形柱状聚集晶体; 而在20 r/min转速下晶化2和6 h得到的SAPO-5分子筛分别为分散的凹面柱状晶体(凹面直径约6~8 μm)及均一分散的球状晶体(直径为16 μm); 在60 r/min转速下晶化3 h即可得到高度分散的六边形柱状晶体(六边形直径约5~8 μm); 提高转速至100和140 r/min时仅需晶化1 h即可得到六边形柱状晶体. 通过考察体系水硅比(H₂O/Si摩尔比)的影响, 确定最佳的水硅比为70, 此条件下所得晶相为纯相且分子筛的分散度最好. 综上可知, 相较于静态晶化, 动态晶化不仅从形貌上改善了晶体的分散度, 通过缩短晶化时间、 降低晶化转速也提高了SAPO-5分子筛的晶化效率. 本文采用较小的水硅比(H₂O/Si摩尔比为70)、 较低的模板剂用量在非醋酸体系下合成了SAPO-5分子筛, 为SAPO-5分子筛的合成提供了一条更简单、 经济的路线.     

以哌啶为模板剂合成FER分子筛及其催化应用

镁碱沸石(FER结构)是一种中孔沸石,具有垂直交叉的二维孔道系统.其一为沿[010]方向的八元环孔道(0.35 nm×0.48nm),另一为沿[001]方向的十元环孔道(0.42nm×0.54nm).FER分子筛是工业化的沸石催化剂之一,主要应用于1-丁烯骨架异构化反应.此外,FER分子筛在氮氧化物分解和还原、二甲醚羰基化、甲醇制烯烃、烷烃加氢异构以及正构烷烃裂化等反应中也表现出极大的应用价值.FER分子筛通常在有机模板剂的辅助下合成.常用的有机模板剂主要为有机胺化合物,包括乙二胺、吡咯烷、吡啶和环己胺等化合物.四氢呋喃等含氧化合物也可以用于导向FER分子筛的合成.此外,通过两种不同尺寸的有机分子进行组合,也可以导向合成FER分子筛,且这些分子筛往往具有独特的物化性质和催化性能.以哌啶和四甲基氢氧化铵为组合模板剂,可以得到多级孔FER分子筛.与粒径较大的FER分子筛相比,其在低密度聚乙烯催化裂解反应中表现出更为优异的催化性能.以吡咯烷和有机硅烷为组合模板剂,可以得到多级孔FER纳米片团簇.与传统的微米FER分子筛相比,该多级孔FER纳米片团簇在甲苯与苄氯的苄基化反应中的催化活性得到显著提高.最近,有研究者以1,6-双(N-甲基吡咯烷)己烷和四甲基铵离子为组合,同样得到了FER分子筛.本文以哌啶为有机模板剂合成了FER分子筛,详细考察了合成参数(碱度、水含量)和晶化条件(晶化温度、晶化时间)对FER分子筛合成的影响.结果表明,温度对FER分子筛的晶化过程影响比较大.在150°C晶化时,只有FER分子筛出现在其晶化过程中;在160或170°C晶化时,其晶化过程伴随有MWW分子筛的生成和消失.高温有利于FER分子筛的晶化,但其易于转化为其它杂相.凝胶硅铝比为40.0时,合成纯相FER分子筛的碱度比较高;而凝胶硅铝比为30.3时,合成纯相FER分子筛的碱度比较低.在低碱度晶化时,不同硅铝比的凝胶出现的杂相也不尽相同.凝胶硅铝比为40.0时,其产物为FER分子筛与MTN分子筛的混合物;而凝胶硅铝比为36.4时,其产物为MWW分子筛与MTN分子筛的混合物.水含量对FER分子筛的合成影响也比较大.当水含量较低时,其产物容易出现其它杂相;当水含量较高时,其产物为无定形物质.通过向高水含量的体系中添加FER晶种,可以得到高结晶度的FER分子筛.FER分子筛的化学组成、形貌和织构性质与初始凝胶的碱度密切相关.初始凝胶碱度较低时,产物的硅铝比较高,外表面积较大,一次粒子粒径较大且堆积疏松;初始凝胶碱度较高时,产物的硅铝比较低,外表面积较小,一次粒子较小且堆积紧密.此外,以哌啶为模板剂合成的FER分子筛在1-丁烯骨架异构化反应中表现出优异的催化稳定性和较高的异丁烯收率.     

Ti-HMS和TS-1分子筛结构和催化性能的对比研究

 采用长链十二烷基胺为模板剂,成功合成出含钛中孔分子筛Ti-HMS, 并针对其晶化过程、结构特征以及催化性能与修正经典法制备的微孔分子筛TS-1进行了对比. 结果表明,中孔分子筛Ti-HMS的晶化机理不同于微孔分子筛TS-1的晶化机理. 随着晶化温度的提高, Ti-HMS分子筛的相对结晶度降低,且晶化过程中母液的pH值变化不大. TEM照片显示, Ti-HMS分子筛的孔壁整体上呈无定形,在局部区域可能存在晶态或者类晶态物种. 与TS-1分子筛相比, Ti-HMS分子筛的活性中心(骨架钛)处在畸变的四面体环境中. 中孔分子筛Ti-HMS可以满足大分子硫化物(如苯并噻吩)氧化反应的要求; 对于小分子硫化物(如噻吩)的氧化反应,微孔分子筛TS-1催化剂效果更好.     

硅铝沸石分子筛晶化过程再思考

目前针对沸石分子筛的晶化过程已经进行了大量研究, 但是近年来硅铝分子筛的合成显示其晶化过程超出了传统的沸石分子筛晶化理论, 特别表现在硅铝沸石分子筛的模板作用、 水的作用以及沸石晶体之间的转化等. 本文讨论了上述作用的本质, 并通过研究模板法作用提出了无有机模板法合成硅铝沸石的策略, 通过了解水的作用提出了无溶剂法合成沸石分子筛, 通过表征沸石之间的转化过程发现不仅低骨架密度可以向高骨架密度晶体转化, 而且高骨架密度也可以向低骨架密度晶体转化.     

DEA-H_2O体系中SAPO分子筛选择性转化

介绍了以二乙胺(DEA)为模板剂,水热合成法合成了SAPO分子筛.采用XRD,SEM,FT-IR,NMR等表征手段系统考察了各种合成条件对SAPO-5和SAPO-34分子筛合成的影响.结果表明,通过调节水热合成条件,S APO-5和SAPO-34可以选择性的形成.DEA加入量、硅含量、陈化时间、晶化时间及Si/Al对产品的结晶度及晶相组成影响较大.较长的晶化时间以及较高的Si/Al有利于合成纯SAPO-34分子筛.相反,较易形成SAPO-5分子筛AFI结构.     

ITQ-2分子筛的静态法制备及性能

以硅溶胶为原料, 在静态法合成MCM-22(p)的基础上, 以十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)和四丙基氢氧化铵(TPAOH)为扩孔剂, 通过对MCM-22(p)进行扩孔合成了ITQ-2分子筛, 并通过XRD, SEM, BET, NH3-TPD方法对制备的ITQ-2分子筛进行表征. 结果表明, 当各组分比例为MCM-22(p):CTAB:TPAOH=1:4:1时, 扩孔效果最好; 时间和温度对扩孔效果的影响不是很大; 除了CTAB与TPAOH组合的扩孔剂以外, CTAB与四丁基氢氧化铵(TBAOH)的组合也可以作为ITQ-2分子筛的扩孔剂; ITQ-2分子筛存在一定量的介孔比表面积和孔容, ITQ-2分子筛的酸强度比MCM-22分子筛弱, 但以ITQ-2分子筛为载体, 以NiW为活性组分的催化剂上减压瓦斯油(VGO)加氢裂化活性和中间馏分油的选择性均高于以MCM-22为载体的催化剂, 表明催化剂载体中由于存在介孔, 提高了重油大分子在催化剂中的扩散性能, 因而以ITQ-2分子筛为载体的催化剂具有较高的活性及中油选择性.     

Highly Effective Phenol Hydroxylation over Ti-ZSM-5 Catalyst Prepared Using B-ZSM-5 as Precursor 以B-ZSM-5为母体合成Ti-ZSM-5高效苯酚羟基化催化剂

 以改进方法合成的B-ZSM-5为母体,采用气固相同晶取代法合成了较小晶粒的Ti-ZSM-5分子筛. 考察了样品的物化性能和催化苯酚羟基化性能. 结果表明: 所合成的小晶粒Ti-ZSM-5具有较高的结晶度,尺寸为100~200 nm,且不含锐钛矿型TiO2,对苯酚羟基化反应的催化性能优异.     

Structures and reaction mechanisms of cumene formation via benzene alkylation with propylene in a newly synthesized ITQ-24 zeolite: an embedded ONIOM study

The cumene formation via benzene alkylation with propylene on the new three-dimensional nanoporous catalyst, ITQ-24 zeolite, has been investigated by using the ONIOM2(B3LYP/6-31G(d,p):UFF) method. Both consecutive and associative reaction pathways are examined. The contributions of the short-range van der Waals interactions, which are explicitly included in the ONIOM2 model, and an additional long-range electrostatic potential from the extended zeolite framework to the energy profile are taken into consideration. It is found that benzene alkylation with propylene in the ITQ-24 zeolite prefers to occur through the consecutive reaction mechanism. The benzene alkylation step is the reaction rate-determining step with an estimated activation energy of 35.70 kcal/mol, comparable with an experimental report in beta-zeolite of 34.9 kcal/mol. The electrostatic potential from the extended zeolite framework shows a much more significant contribution to the transition state selectivity than the van der Waals interactions.     

以季磷化合物为模板剂合成超大孔分子筛ITQ-33

以四丁基氢氧化磷为模板剂, 在中温水热条件下, 利用浓溶胶法合成了具有一维18元环孔道的含铝硅锗酸盐分子筛ITQ-33. 系统研究了ITQ-33的合成条件, 并利用原位变温X射线衍射(XRD), 扫描电子显微镜(SEM), 固体核磁共振波谱(NMR), 电感耦合等离子体发射光谱(ICP), 氮气吸附-脱附程序升温脱附(TPD), 热重(TG)及元素分析等手段对其结构、 稳定性及催化性能进行了表征. 结果表明, 以季磷化合物为模板剂可以合成含铝的ITQ-33纯相, 产物具有较高的热稳定性, 其骨架结构可以稳定至400℃以上, 煅烧后的ITQ-33具有Lewis酸位点, 在酸催化方面有潜在的应用价值.     

ITQ-16, a new zeolite family of the beta group with different proportions of polymorphs A,B and C

ITQ-16 is a new zeolite family formed by polymorphs A, B and C of the beta intergrowth in which the proportion of polymorph C can be controlled by changing the organic structure directing agent and/or by changing the Ge content of the synthesis gel; ITQ-16 can be synthesised either in fluoride or fluoride-free medium and Al can be introduced in the framework giving a material with very strong Br?nsted acidity.     

高铝MAP沸石的非自发结晶动力学研究

在强碱性水溶液体系中,以水玻璃为硅源,以铝酸钠为铝源,在类质同晶高硅P沸石晶种导向作用下,反应物中自发生成的A型沸石可转晶为纯相高铝MAP沸石。升高反应温度有利于提高产物的结晶度。由不同温度下的晶化曲线计算出MAP沸石表观生长活化能为59.6kJ.mol^-^1。不用晶种时,同一反应物体系结晶产物为单一的A型沸石。在该反应物体系中,A型沸石的成核活化能与生长活化能分别为40.3和50.7kJ.mol^-^1。MAP高的生长活化能以及A型沸石相对低的成核与生长活化能揭示合成MAP沸石时使用晶种的原因。     

高温合成NaY沸石

提出了应用NaY沸石导向剂提供全部硅源合成NaY沸石的新方法, 研究了高温条件下合成NaY沸石的规律和特点, 发现在高温条件下合成NaY沸石不仅晶化速度快, 而且可以在不加有机物的条件下合成较高硅铝比[n(SiO2)/n(Al2O3)=6]的NaY沸石.     

Synthesis,Characterization and Control of Proportion of Polymorph C in ITQ-16 and ITQ-17 Films

Continuous ITQ-16 and ITQ-17 films on silicon wafer were prepared in fluoride media using TEAOH as organic structure-directing agent. The proportion of polymorph C in the as-synthesized ITQ-16 and ITQ-17 films was determined via X-ray diffraction characterization. The proportion of polymorph C in the ITQ-16 and ITQ-17 films was controlled via optimizing the compositions of the reaction mixtures and reaction conditions, such as varying the Si/Ge molar ratio and adding n-propyl alcohol as a solvent in the reaction mixture. The Ge atoms in the reaction media strongly increased the crystallization of polymorph C in ITQ-16 and ITQ-17 films. Moreover, the stabilizing and buffering effect of n-propyl alcohol on crystal growth further enhanced the proportion of polymorph C in the ITQ-16 and ITQ-17 films. For potential catalytic applications, Al was incorporated into the framework of polymorph C, and a pure phase of polymorph C in Al-ITQ-17 film was achieved from the synthesis gel in the n-propyl alcohol phase.     

Anionic emulsion-directed synthesis of zeolite ZSM-5 with tunable morphology and Si/Al ratio

Zeolite ZSM-5 was synthesized for the first time in an anionic emulsion system composed of sodium dodecylbenzene sulfonate, pentanol, cyclohexane and zeolite synthesis mixture, and subsequently characterized by XRD, SEM, FTIR, TG and N₂ adsorption techniques. It is found that altering emulsion composition and adding electrolyte can effectively change the morphologies and/or Si/Al ratios of the ZSM-5 samples. Besides the commonly seen coffin morphology, ZSM-5 particles with rare elliptic cylinder, column and ellipsoid morphologies are also obtained. Depending on the weight ratios of anionic surfactant and zeolite reaction mixture, the framework Si/Al ratios of ZSM-5 samples vary slightly. Investigations on the crystallization process further show the emulsion system can induce rapid crystallization by virtue of shortening the induction time. The ways that the emulsion system affects zeolite crystallization, framework Si/Al ratio and particle morphology are tentatively discussed.     

以催化裂化废催化剂粉合成超细 Y 型分子筛

 针对催化裂化 (FCC) 废催化剂细粉带来的环境污染和未开发利用的现状, 以此为原料合成了小晶粒 Y 型分子筛, 并采用 X 射线衍射、扫描电镜、29Si和27Al 固体核磁共振和激光粒度分析等技术对样品进行了表征. 结果表明, 以 FCC 废催化剂细粉为原料可以合成粒径为 200 nm 左右的 Y 型分子筛, 且制备过程中原料的活化方法和导向剂对所得样品结构影响很大. 对原料采用碱熔活化, 并在合成体系中加入导向剂, 所得 Y 型分子筛的相对结晶度提高, 比表面积增大, 粒度减小.     

Synthesis of a new zeolite structure ITQ-24, with intersecting 10- and 12-membered ring pores

A new 10- and 12-membered ring zeolite, named ITQ-24, has been synthesized, and its structure has been solved. It has been found that this zeolite structure is topologically identical to that proposed for the hypothetical polymorph C of the SSZ-33/SSZ-26/CIT-1 family. This new zeolite has been achieved by using a rational approach of introducing Ge in the framework that has a directing effect toward zeolite structures with double-four-membered rings as secondary building units. Notoriously, active catalytic centers, such as Ti and Al, have been incorporated into this new zeolite, demonstrating that it is catalytically active for alkylation of aromatics.