加料方式对CuO/ZnO/Al2O3系催化剂前驱体性质的影响

用XRD、TG-DTG、TPR技术研究了不同加料方式对CuO/ZnO/Al2O3系催化剂前驱体物相组成及其结晶情况的影响，用加压微反装置考察了催化剂合成甲醇反应活性。结果表明, 加料方式对Cu2+形成的中间化合物的物相组成及结晶度影响显著,对Zn2+及Al3+的沉淀物相的影响很小。不同加料方式对催化剂前驱体物相组成及催化剂性能的影响主要是形成的初始前驱体中Cu的物相及结晶度不同。正加法主要形成Cu2(OH)3NO3,并流法主要形成无定形Cu2CO3(OH)2,后者与Zn5(CO3)2(OH)6相互作用转化为(Cu,Zn)2CO3(OH)2和（Cu,Zn）5(CO3)2(OH)6，由它们分解形成的CuO-ZnO固溶体是合成甲醇反应的活性相。并流法能最大程度的形成CuO-ZnO固溶体，有利于CuO粒子的细化，其催化活性较好。     

通过SAPO-34分子筛笼中引入金属物种提升甲醇制烯烃反应中乙烯选择性

低碳烯烃(乙烯、丙烯)是化学工业极其重要的基本原料.甲醇制烯烃(MTO)反应是重要的烯烃生产石油替代路线.其中,磷酸硅铝类SAPO-34分子筛在MTO反应中表现出优异的低碳烯烃选择性.与丙烯相比,乙烯具有更高的经济附加值,因此提升MTO反应中乙烯的选择性有着重要的意义.本文采用传统离子交换法(CIE)、模板辅助离子引入法(TII)和醇相离子交换法(AIE)对SAPO-34分子筛进行金属Zn、Cu改性,利用多种表征手段对金属Zn、Cu改性SAPO-34分子筛的物理结构、化学组成、金属物种状态与分布、酸性及扩散性质等进行表征.首先,对金属Zn、Cu改性SAPO-34分子筛的物理结构和化学组成进行分析.X射线衍射表明,相比AIE法,CIE法和TII法改性基本保持SAPO-34分子筛的结晶度.X射线荧光分析表明,相比Co、Ni,金属Zn、Cu更易引入SAPO-34分子筛.N2物理吸附-脱附表明,CIE法改性能够保持SAPO-34分子筛的BET比表面积和微孔孔容.其次,考察了金属Zn、Cu改性SAPO-34分子筛中金属物种的状态.氢气-程序升温还原(H2-TPR)和X射线光电子能谱(XPS)结果表明,Zn物种主要以孤立态的Zn2+阳离子形式存在.H2-TPR、XPS、紫外-可见光谱和电子顺磁共振谱结果表明,Cu物种主要以孤立态的Cu2+阳离子以及部分CuO形式存在.继而对金属Zn、Cu改性SAPO-34分子筛中金属物种的分布进行表征.XPS表明,Zn阳离子改性的SAPO-34表层富硅、富Zn,呈类核壳结构;XPS和扫描式电镜-能量色散X射线光谱结果表明,Cu物种在Cu改性SAPO-34分子筛中均匀分布.进一步研究了金属Zn、Cu改性SAPO-34分子筛中酸性的变化.氨气-程序升温脱附和核磁共振氢谱结果表明,Zn、Cu改性SAPO-34酸性位点的酸量降低.最后,对金属Zn、Cu改性SAPO-34分子筛的扩散性质进行分析.智能重量分析表明,Zn、Cu阳离子的引入降低探针分子(乙烷、丙烷)的扩散系数,推断Zn、Cu阳离子的引入增加对MTO反应产物的扩散限制.热重表明,Zn阳离子改性SAPO-34分子筛反应初期积炭量略微增加.综上所述,Zn阳离子改性SAPO-34催化剂表层富硅、富Zn,呈现类核壳结构.Zn阳离子的引入增加对MTO反应产物的扩散限制,而且Zn阳离子的引入促进MTO反应初始阶段的碳沉积.因此,Zn阳离子改性SAPO-34分子筛显著增加MTO反应产物的扩散限制,对分子尺寸较大的反应产物的扩散限制更为明显,从而提高MTO反应初始阶段的乙烯选择性,增大乙烯/丙烯比.     

以N,N’-二甲基乙二胺为模板剂合成磷酸硅铝分子筛DNL-6及其在催化中的应用（英文）

磷酸硅铝类分子筛由于其温和的酸性以及良好的热稳定性和水热稳定性在催化领域得到了广泛的应用.例如SAPO-34分子筛具有优异的催化甲醇制烯烃反应的催化活性,经过铜离子交换后的Cu-SAPO-34分子筛在选择性催化还原NOx过程中体现了良好的活性及稳定性.在磷酸硅铝分子筛的合成过程中往往需要使用有机胺或铵盐作为有机结构导向剂.导向剂起到了溶解原料、导向结构、匹配电荷、填充骨架空间等复杂的作用,因此开发新型的有机结构导向剂是调节磷酸硅铝分子筛晶相、形貌以及酸性位点分布的最重要的手段.DNL-6分子筛是由本课题组首次报道的具有RHO拓扑结构的磷酸硅铝分子筛,由于其丰富的酸位点以及适宜的孔口尺寸在CO_2/CH4和CO_2/N_2吸附分离过程中体现出良好的应用前景.此外由于DNL-6分子筛具有非常强的酸性(接近H-ZSM-5),在DNL-6分子筛上首次发现MTO反应过程中的活性中间体七甲基苯基碳正离子.截止目前为止二乙胺是唯一被报道的成功导向DNL-6分子筛的有机胺模板剂,在水热合成过程中必须使用阳离子表面活性剂以防止DNL-6分子筛的溶解与转晶,同时产品的组成调节困难。本论文主要报道了一种新型的有机胺模板剂N,N’-二甲基乙二胺在水热条件下成功导向具有很高的结晶度与较高的硅含量范围(20%–35%)的DNL-6分子筛,对DNL-6产物进行X射线衍射、X射线荧光分析、X射线光电子能谱、扫描电镜以及氮气物理吸附等一系列系统表征.热重分析表明DNL-6分子筛α笼中较大的模板剂容纳量(单位α笼中容纳4.4个模板剂分子)是成功得到具有超高硅DNL-6分子筛(硅摩尔含量达36.4%)的原因.结合固体魔角旋转核磁(13C,29Si,27Al,31P以及多量子27Al)对分子筛骨架的原子配位环境的分析以及XPS表征表明超高硅DNL-6分子筛具有复杂的硅环境分布,晶粒外表面以酸密度很低的大面积硅岛为主,沿晶粒半径方向向晶体内部硅含量逐渐下降同时硅岛面积逐渐减小,晶粒中心的硅环境主要以Si(4Al)为主.由于超高硅DNL-6分子筛较强的酸强度、合适的酸位点分布以及狭窄的孔道尺寸在甲醇氨化反应中得到了超过88%的甲醇转化率以及85%的甲胺+二甲胺选择性.     

甲醇转化过程中的积炭行为

在所设计的多功能催化反应及表征装置上,利用一种新的以色谱仪为基础测定催化剂结炭量及结炭C/H 比的方法,并配合氨吸咐TPD,电镜和比表面测量等表征手段,对HZSM-5在甲醇转化过程中的积炭行为进行了研究。在实验条件下,反应温度为350℃和500℃时,HZSM-5上的积炭随反应时间的变化可分别用C_c=1.00×10~(-4)t~(5.00) (350℃)C_c=0.25t~(1.67) (500℃)表示。结炭的产生导致HZSM-5沸石的比活性降低,酸性下降,孔道及孔口堵塞。TPO 及电镜结果表明,HZSM-5上结炭至少有三种形式:初具石墨化的玻璃态炭,无定形炭和部分较富氢的炭(或焦)。在失活的HZSM-5上甲苯歧化反应产物中的对二甲苯选择性随结炭量的增多而提高。     

催化材料对病毒的吸附和灭活作用及对哺乳动物细胞的毒性

 提出了以吸附和催化原理灭活病毒的设想，旨在开发出对病毒有过滤、吸附及灭活作用的高效非特异性催化材料，应用于各种防护设施，有效控制非典型肺炎（SARS）的传播．采用与SARS病毒相似的副流感病毒作为模拟对象，进行了吸附及灭活该病毒的催化材料研究，并考察了催化材料对哺乳动物细胞的毒性．结果表明，病毒气溶胶的阻留及吸附结果与基于DNA吸附的色谱分析结果相一致；部分材料可以强烈地吸附病毒（100％），甚至在强烈振荡下并洗脱至第3次，病毒也不能脱附；一些材料不仅可以吸附病毒，而且强烈振荡后的洗脱液虽然表现出一定的血凝效价，但接种鸡胚后，病毒并不增殖，说明材料具有明显的催化病毒灭活性能；对细胞毒性极低的材料可以用在与人体接触的防护材料和设施中．筛选出的性能优异的催化材料，拟进一步考察其对SARS病毒的灭活作用．     

后处理法合成高热稳定性的中孔Ti-P-Al材料

 以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,采用水热合成法制备了中孔氧化钛原粉,再采用磷酸和氯化铝溶液依次对中孔氧化钛原粉进行后处理,得到了具有高热稳定性的中孔Ti-P-Al材料. 通过粉末X射线衍射、透射电子显微镜和氮物理吸附等方法对样品进行了表征. 结果表明,反应凝胶组成对样品的中孔结构有较大的影响,当反应凝胶配比为Ti(SO4)2∶CTAB∶H2O=1∶0.54∶430, 温度为363 K, 处理时间为10～20 min时,所得的TiO2原粉具有较规整的中孔结构. 此样品经过0.25 mol/L的磷酸处理后有序性有较大程度的提高. 将磷酸处理过的样品进一步用氯化铝溶液处理,得到了中孔结构的Ti-P-Al材料,此材料经过873 K焙烧后仍具有典型的中孔特征,其比表面积为 382 m2/g, 孔径为3.13 nm.     

SAPO-34分子筛骨架稳定性的研究

利用差热分析，原位ＸＲＤ技术，高温条件下的焙烧和水蒸气处理并关联其催化性能变化，研究了ＳＡＰＯ－３４分子筛的热及水热稳定性，差热分析结果表明，ＳＡＰＯ－３４的骨架破坏温度高于１３００Ｋ，原位ＸＲＤ跟踪研究证实，ＳＡＰＯ－３４分子筛原粉在高温焙烧以除掉有机胺及随后的降温过程中无明显的骨架破坏；而焙烧型ＳＡＰＯ－３４在空气中放置一定时间后，水分子吸附微孔中明业降低样品的ＸＲＤ峰强度，且降低幅度随放置时     

HY沸石上2,6-二叔丁基萘的择形合成

 研究了脱铝HY沸石（n（Si）／n（Al）＝3．8）上萘（naph）的\r\n选择性叔丁基化反应．结果表明，八面沸石对该反应过程有较好的择形\r\n催化作用，两种异构化产物（2，6－二叔丁基萘和2，7－二叔丁基萘）\r\n之间存在着热力学平衡，即两种异构化产物可在酸性中心位上相互转化\r\n．在以叔丁醇为烷基化试剂，WHSV＝2h－1，n（t－BuOH）／n（naph）\r\n＝3，反应温度为120℃的反应条件下，萘的转化率可达98．43％，β－\r\n位选择性可高达100％，二叔丁基萘收率可达74．34％，2，6－二叔丁\r\n基萘／2，7－二叔丁基萘质量比为6．24．     

一种含有亚微米孔洞的新型微孔磷酸盐晶体材料的合成及其生长机理

采用水热法成功地合成了一种含有亚微米级孔洞的微孔磷酸盐晶体材料(记为HAP-TAP),其形貌特征是:六棱柱形的晶体表面分布着大量0.4～0.8μm的亚微米级孔洞,孔洞内长有片层状晶体.在样品晶化的过程中,通过控制合成时间,获得了纯六棱柱形晶体的大单晶(记为HAP).使用扫描电子显微镜(SEM)、粉末X射线衍射(XRD)、红外光谱和电子能谱(EDX)对HAP-TAP独特形貌的形成机理进行了研究和揭示.HAP的单晶XRD数据表明,HAP是一种具有二维空旷骨架结构的新型微孔磷酸铝晶体,其分子式为Al5(OH)2(PO4)7(C2N2H10)3.0.5H2O.EDX分析结果表明,生长于六棱柱形晶体孔洞内的片层状晶体为磷酸钛铝材料.     

核壳型SAPO-34/AlPO-18分子筛的制备及生长机理

采用水热法制备了核壳型SAPO-34/AlPO-18分子筛,并运用X射线衍射、扫描电镜和超高分辨场发射扫描电镜等方法对样品进行了表征.结果表明,通过改变实验条件可有效调控壳层AlPO-18纳米晶在SAPO-34晶体表面的生长,从而得到具有不同生长区域、生长取向及紧密度的核壳型SAPO-34/AlPO-18分子筛.超高分辨场发射扫描电镜结果发现,核相SAPO-34晶体的外表面结构与壳层AlPO-18纳米晶的生长性质紧密相关,从而推测出核相晶体外表面微细结构诱导壳层分子筛生长的晶化机理.