用固体核磁共振谱定量研究脱铝HY分子筛中碱“诱导”的Brnsted酸性位

用氘代吡啶和三甲基膦(TMP)作为碱性探针分子,用1H和31P魔角旋转(MAS)NMR谱对脱铝和未脱铝微孔HY分子筛中的Br#nsted酸(B酸)进行了定量研究.发现在脱铝HY中,吸附探针分子后的B酸量比吸附前的要多,而在未脱铝的HY样中,吸附吡啶分子前后测得的B酸量基本一致,证实了在微孔分子筛中存在碱“诱导”B酸位,即靠近铝的端位SiOH能在碱性探针分子的诱导下形成桥式羟基(SiOHAl).对这种碱“诱导”B酸位的形成机制进行了讨论.     

程序升温热脱附法研究HZSM-5和HM分子筛的酸性质

程序升温热脱附法测定HZSM-5和HM分子筛吸附氨的程脱谱均有两个峰。HZSM-5的峰Ⅰ和峰Ⅱ的T_M分别为199和418℃,HM的为207和526℃,它们代表了两种强弱不同的吸附中心。通过分析脱附的氨量,计算了强弱两种吸附中心数,并与两种分子筛中所含的理论酸中心数作了比较,得到了与两个峰相应的酸中心性质的信息。 另外用电子计算机模拟热脱附曲线的方法,测定了HZSM-5和HM分子筛上氨的脱附活化能E_d与覆盖度θ的函数关系,提出用E_d和E_d～θ表征酸强度和酸强度分布。结果表明:HM的强酸中心的强度较HZSM-5强,而且酸强度分布更不均匀。但两种分子筛的弱酸中心的性质从能量上看很相似,也较强酸中心均匀。     

用固体核磁共振谱定量研究脱铝HY分子筛中碱"诱导"的Br(o)nsted酸性位

用氘代吡啶和三甲基膦（TMP）作为碱性探针分子，用^1H和^31P魔角旋转（MAS）NMR谱对脱铝和未脱铝微孔HY分子筛中的Bronsted酸（B酸）进行了定量研究．发现在脱铝HY中，吸附探针分子后的B酸量比吸附前的要多，而在未脱铝的HY样中，吸附吡啶分子前后测得的B酸量基本一致，证实了在微孔分子筛中存在碱“诱导”B酸位，即靠近铝的端位SiOH能在碱性探针分子的诱导下形成桥式羟基（SiOHA1）．对这种碱“诱导”B酸位的形成机制进行了讨论．     

用固体核磁共振谱定量研究脱铝HY分子筛中碱"诱导"的Brönsted酸性位

用氘代吡啶和三甲基膦(TMP)作为碱性探针分子,用1H和31P魔角旋转(MAS)NMR谱对脱铝和未脱铝微孔HY分子筛中的Br(o)nsted酸(B酸)进行了定量研究.发现在脱铝HY中,吸附探针分子后的B酸量比吸附前的要多,而在未脱铝的HY样中,吸附吡啶分子前后测得的B酸量基本一致,证实了在微孔分子筛中存在碱"诱导"B酸位,即靠近铝的端位SiOH能在碱性探针分子的诱导下形成桥式羟基(SiOHAl).对这种碱"诱导"B酸位的形成机制进行了讨论.     

沸石分子筛催化剂上萘的择形异丙基化反应性能

 研究了HY,Hβ,HM和HZSM－5沸石分子筛对萘择形异丙基化反应的催化性能．结果发现,这些沸石分子筛的活性顺序为HY＞Hβ＞HM＞HZSM－5,对2,6－二异丙基萘的选择性顺序为HM＞Hβ＞HY．除沸石分子筛的酸量与酸分布外,其孔道结构与大小是影响萘异丙基化反应的主要因素．脱铝能选择性地降低沸石外表面的酸性,且对沸石的催化性能有较大影响．常压水蒸气脱铝结合强酸再处理有利于催化剂催化性能的提高．提高反应温度有利于萘的转化,但温度过高会引发许多副反应,适宜的反应温度约为523K．反应时间对产物分布的影响不明显．异丙醇／萘摩尔比应小于2．     

Silicalite-1修饰的HY型分子筛及其对纤维素水解的催化性能

采用silicalite-1对HY型分子筛进行修饰,得到具有核壳结构的复合分子筛HY/silicalite-1。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、N2的吸附-脱附及吡啶吸附红外(Py-FTIR)等手段对不同晶化时间合成的HY/silicalite-1复合分子筛进行了表征,研究了复合分子筛对纤维素水解的催化性能。结果表明,晶化时间直接影响复合分子筛的晶体生长规律和两组分的相对含量,最佳晶化时间为16-24 h,所得到的复合分子筛外貌呈核壳结构,silicalite-1附晶生长在HY型分子筛的表面;随着晶化时间的延长,复合分子筛的表面由胶浊状变为光滑,最终变为鳞片状;其B酸量先减少后增加,而L酸量则先增加后减少。其中,晶化时间为24 h的HY/silicalite-1复合分子筛B酸量最大,L酸量最小,对纤维素水解反应具有良好的催化性能,葡萄糖收率由HY型分子筛催化获得的28.0%大幅提高至45.8%。     

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%。     

LaHY分子筛的羟基及其酸性的红外分析

在原位红外光谱装置上, 通过氨的吸,脱附, 对脱水(320 ℃)LaHY分子筛上形成的羟基峰作了归属, 对酸性质作了进一步的分析. 其结果是: 除强酸性羟基3638 cm~(-1) (HY), 3631 cm~(-1)(LaHY)和3536 cm~(-1)(HY)、3556 cm~(-1)(LaHY)外, 还有二种直接与镧离子联结的羟基, 3520 cm~(-1)归属为弱酸性, 3531 cm~(-1)归属为非酸性. 从红外和固体核磁谱来说明, 超笼中高频羟基的酸强度是非均一的。     

含氮FAU分子筛的制备、表征及碱催化反应性能

利用脱水氮化法制备了含氮HY分子筛,氮化后分子筛的结晶度和比表面积均得到较好保持.由于氮原子的电负性低于氧原子,氮原子取代氧原子进入HY分子筛的骨架,使其Lewis碱性得到增强.利用氨气吸附红外光谱、二氧化碳吸附红外光谱与二氧化碳程序升温脱附方法对氮化前后的分子筛进行表征.结果表明氮化后HY分子筛的L酸中心数量有所降低,B酸中心数量有所增加,同时生成新的碱性中心.由于新碱性中心的引入,含氮HY分子筛在Knoevenagel缩合碱性探针反应中表现出优异的活性.     

甲基噻吩在HY分子筛上的吸附、脱附及转化行为

由NH₄Y分子筛制备了HY分子筛,运用N₂吸附、NH₃-TPD和Py-FTIR等手段表征HY分子筛的物化性能;采用智能重量分析仪(IGA)方法研究了甲基噻吩(2-甲基噻吩、3-甲基噻吩)在HY分子筛上的吸附-脱附行为;采用程序升温脱附-质谱(TPD-MS)联用手段研究了甲基噻吩在HY分子筛上的转化行为。结果表明,在200 ℃下 2-甲基噻吩和3-甲基噻吩在HY分子筛中的强B酸上发生强化学吸附作用,与B酸结合后生成了甲基噻吩的碳正离子结构进而发生了歧化反应、脱烷基反应以及裂化反应;与2-甲基噻吩不同的是,3-甲基噻吩与HY通过一定的氢转移反应生成了3-甲基四氢噻吩,且200 ℃吸附条件下3-甲基噻吩比2-甲基噻吩更容易发生裂化反应。     

HY沸石上的两种结构羟基的红外光谱研究

用红外光谱测定了碱度相近、构型不同的分子,如:氨、三乙胺和三正丁胺等及构型接近、碱度不同的分子,如:吡啶、2,6-二甲基吡啶和哌啶等在HY沸石的两种结构羟基上的吸附.通过升温热脱附的IR谱,观察了吸附分子的碱度和构型对质子酸强度的影响. 用红外光谱测定了HY沸石上HF和LF两种表面结构羟基吸附氨后的脱附热分别为22.2kcal/mol和18.9kcal/mol.     

氢型丝光沸石的氨吸附特性与催化活性的关系

采用氨吸附-差热技术、红外光谱对氢型丝光沸石(HM)在不同温度氨吸附性质进行了研究,得到氨的可逆吸附与不可逆吸附的相对量及其随温度的变化。在接近甲苯岐化反应实际进行的条件下,测定了HM上吸附氨的红外光谱和催化活性。实验结果表明氨在L酸中心上的吸附是可逆的,在B酸上的吸附是不可逆的,从而证实了B酸是甲苯岐化反应的催化活性中心。在我们实验条件下,L酸中心似乎对岐化反应没有直接的作用。     

由酸活化高岭土制备多级纳米孔HY分子筛及其表征

由酸活化的高岭土制备了多级纳米孔HY分子筛。通过改变老化时间和晶化时间可得到最大的多级因子(HF),此时外比表面积最大而微孔孔体积变化不大。运用X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱、N2吸附-脱附法和NH3程序升温脱附对所得样品进行了表征。老化2 d和晶化24 h所制的纳米孔HY分子筛样品的HF值最大。样品的酸性和结晶度也随着制备条件而变化。另外,适量NaCl的嵌入对提高对所制样品的HF值、酸性和结晶度起到重要作用。通过比较样品和常规HY分子筛的XRD峰强度算得样品的结晶度。结果表明,优化合成条件可得到广泛适用于工业化的分子筛制备路线。     

甲醇在HY分子筛上合成异构烃的研究

在以分子筛为催化剂的甲醇转化研究领域中，最为成功的是甲醇在ZSM-5分子筛上转化制汽油的研究。由于在孔道结构以及酸性质上，ZSM-5型分子筛有着不同于HM、HY等其他分子筛的特点，使得它在甲醇转化制汽油的反应中有着其他分子筛不可比拟的优势。     

在H型分子筛上萘与正己醇的烷基化反应

制备了H型分子筛HY,Hβ和HM,通过XRD,NH₃-TPD和Py-IR对其进行了表征,考察了其对萘与正己醇的烷基化反应的催化性质.结果表明,HY可作为己基化反应的催化剂,较高的反应温度和较长的反应时间对β-己基萘的生成有利.     

交链蒙脱土的催化性质研究

通过对交链蒙脱土(CLS)的分析表明,AI-CLS的底面间距(d001)为18.8A,N_2吸附BET表面积为400m~2/g。经500℃,2小时预处理的酸量较HY分子筛少,但酸强度分布与HY相似。CLS的酸性来源于羟基聚合物离子(柱子)。Al-CLS柱结构在500℃以内是稳定的,但酸量在300—500℃范围内随予处理温度的升高而迅速下降。     

氢型丝光沸石的酸性质

盐酸交换的氢型丝光沸石(HM),经400℃煅烧,室温吸附吡啶后,在低于400℃温度下进行脱附.吡啶在Lewis酸,Brönsted酸位置的光吸收,随脱附温度有线性变化.Lewis酸光吸收增强,Brönsted酸光吸收减弱.从光吸收改变量直接求得两种酸的消光系数比值ε_1460厘米-1^L/ε_1545厘米-1^B=1.44±0.10.用脉冲色谱中毒技术,测定吡啶吸附总量后,可得到摩尔消光系数ε^L=4.87厘米/微摩尔ε^B=3.38厘米/微摩尔采用上述方法,测定了HM表面上的酸分布.结果表明:Brönsted酸的浓度随煅烧温度的增加而下降,甲苯歧化的活性只与Brönsted酸的存在有关.     

NH4Y沸石分子筛上质子的运动—结构硅铝比对质子迁移的影响

用CNDO/2方法计算了NH_3在HY原子簇上的吸附热和质子在NH_3和HY沸石间的迁移频率。计算结果指出:质子的迁移频率随着结构硅铝比的增加而增加;硅铝比的递增使迁移频率的增加大于相应羟基浓度的减少。质子迁移的活化能也随着晶胞常数的变小而下降。     

沸石分子筛催化剂的表面化学修饰及其萘烷基化反应性能

采用液相沉积法, 用铜的无机与有机酸盐对β, Y,丝光沸石进行表面修饰, 以萘的异丙基化反应评价HY,Hb,HM,HMCM-22以及改性沸石的催化反应性能. 用¹²⁹Xe NMR研究铜在沸石表面的分散状态, 并与改性沸石的催化性能相关联, 探讨影响催化剂活性与选择性的原因. 催化剂的反应性评价结果表明, 催化剂的反应活性顺序为HY > Hb > HMCM-22 > HM. Cu改性使HY和Hβ的催化性能明显改善,CuHβ系列的萘转化率最高达60%,β,β'-选择性达70%,CuHY系列则分别为97%和69%. 己酸铜和辛酸铜对β,Y沸石具有良好的表面与孔口修饰作用. ¹²⁹Xe NMR研究结果证明CuHβ沸石中的两种孔道对Xe来说是畅通的,处于不同吸附位的Xe之间存在快速化学交换,微孔中存在Cu²⁺的强吸附位点,Cu²⁺离子也是反应的活性位点,且Cu²⁺和Cu⁺共存于孔道中,与通过量子化学计算的结论相吻合.     

离子交换超稳Y型(USY)分子筛的红外光谱研究

用红外光谱法考察了HY,CaHY,LaHY及相应的经超稳化处理的USY,CaUSY,LaUSY分子筛。也对比了HY,USY及其进一步用NH_4~+交换的USYH分子筛。USY的3700cm~(-1)特征谱带强度不仅与Na~+含量有关,也与其它阳离子如Ca~(2+),La~(3+)的含量有关。从OH基伸缩振动区的谱带看到,La有稳定结构羟基和抑制脱铝的作用。观察了各超稳化分子筛的各个OH基谱带及它们在不同吡啶脱附温度下的变化。HY,USY刚USYH的酸量及其强度有很大差别,它们的B酸强度不同,USYH的L酸强度出乎预料地高。正癸烷裂化活性与B酸有较好对应关系。讨论了超稳化处理、阳离子性质、后NH_4~+交换等因素对分子筛的酸性、稳定性和酸中心可接近性的影响。