汽油烷基化脱硫反应中噻吩及其衍生物的烷基化性能

 研究了噻吩、2-甲基噻吩、3-甲基噻吩和 2,5-二甲基噻吩等硫化物与己烯进行烷基化反应的性能. 结果发现,它们进行一次烷基化反应的能力都比较强,在实验条件下转化率几乎都达到了100%. 但噻吩衍生物与己烯进行二次以至多次烷基化反应的能力则随着噻吩环上支链的增加逐渐减弱,原因可能来自噻吩衍生物继续进行烷基化反应的热力学条件不利,以及环上已有侧链的空间位阻效应. 噻吩衍生物发生深度烷基化反应能力的减弱导致了另外两个并行竞争反应芳烃烷基化和烯烃烷基化(聚合)的反应程度增强,表现为芳烃转化率和己烯聚合量的升高,以及各自二次烷基化产物相对含量的增加.     

Mo／MCM－49催化剂上甲烷的脱氢芳构化反应

In recent years, the catalytic dehydroaromatization of methane to benzene has been a challenging and intriguing research subject in heterogeneous catalysis and natural gas chemical industry. Since the first report on non-oxidative conversion of methane to benzene on Mo/HZSM-5[1], many attractive studies regarding the development of new catalyst, the catalyst characterization[2～4], the reaction mechanism and the bifunctional role of Mo carbide and HZSM-5 have been reported. However, Mo/HZSM-5 catalyst was thought to have the best catalytic performance for CH4 dehydroaromatization to benzene. Recently, another kind of zeolite, MCM-22, was found to be a promising catalyst support for formation of benzene from methane[5]. Xu et al[6] studied the catalytic performance of MoO3/MCM-49 for this reaction without accounting for coke formation. In this paper, we present MCM-49 as a support, and the catalyst Mo/MCM-49 shows high ratio of benzene to aromatics in selective dehydroaromatization of methane.     

水蒸气处理对ZSM-5酸性及其催化丁烯裂解性能的影响

 考察了水蒸气处理温度和时间对ZSM-5分子筛酸性及其催化丁烯裂解性能的影响. 结果表明,通过水蒸气处理可降低ZSM-5分子筛的酸量和酸强度,明显提高产物中丙烯与乙烯的选择性和收率,抑制副产物芳烃和低碳烷烃的生成. 用柠檬酸脱除水蒸气处理过程中产生的非骨架铝,可提高ZSM-5分子筛孔道的容碳能力,从而提高催化剂的稳定性. 考察了反应条件对催化剂性能的影响,结果表明较佳的反应条件为WHSV=3.5～8.8 h-1,p=0.06～0.1 MPa,θ=600～620 ℃.     

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.     

溶胶-凝胶法制备甲烷部分氧化制合成气用催化剂

用溶胶－凝胶法制备了一系列ＮｉＯ／γ－Ａｌ２Ｏ３催化剂，应用低温氮吸附，ＸＲＤ和ＴＰＲ等物理化学方法表征了这种新材料的结构和物化性能。结果表明，由于载体与活性组分间的强相互作用，使溶胶－凝胶法制备的催化剂具有粒度小，活性组分在载体表面均一高分散和热稳定性好等特点，同时，考察了该催化剂上甲烷部分氧化制合成气的反应性能，发现当Ｎｉ含量适当时，可获得高的反应活性和选择性。     

不同模板剂含量MCM-49分子筛的CTAB修饰及在苯甲醚酰基化反应中的应用

芳香族化合物的Friedel-Crafts酰基化反应是制备芳香酮的一类重要反应,传统的Lewis酸(如AlCl3)和质子酸(如H2SO4)催化剂易制备,价格便宜,但存在对环境污染严重、与产物难分离等问题.因此,近年来研究者一直致力于环境友好催化剂的研发,其中分子筛因选择性好、与产物易分离、可再生和无污染等优点而日益受到人们的重视,尤其是MWW分子筛,由于具有较多的外表面酸性位,而在酰基化反应中表现出良好的抗积碳性能.本课题组曾讨论了对一系列不同模板剂(六亚甲基亚胺, HMI)含量的MCM-49分子筛进行NaOH与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)共处理的情况,而本文重点考察的是只用CTAB处理不同HMI含量的MCM-49分子筛时,其结构与酸性会如何变化,改性前后样品的结构与酸性借助XRD, N2吸脱附等温线测试,29Si与27Al MAS NMR, NH3-TPD, Py-IR与漫反射傅里叶变换红外光谱(DRIFTS)等技术进行表征.另外,将一系列样品用于催化苯甲醚(AN)与乙酸酐(AA)的酰基化反应,考察CTAB处理对MCM-49分子筛催化性能的影响.将含模板剂HMI的MCM-49分子筛原粉在不同温度(250,350,450或550°C)下焙烧,得到一系列不同孔道系统内保留HMI的样品,随后采用CTAB溶液(0.27 mol/L)对其在70°C下进行后处理1 h.结构表征的结果表明,在脱除模板剂HMI及CTAB处理的过程中,分子筛骨架结构基本未被破坏,同时, CTAB处理不能向分子筛中引入任何形式的介孔,无论是晶内介孔还是晶间介孔.在CTAB处理时,可以清除分子筛中部分无定形物种,尤其是无定形Al物种,同时也可能发生部分非骨架Al原子重新进入分子筛骨架的情况,造成骨架铝的比例相对提高.根据29Si与27Al MAS NMR结果可以推断,进入分子筛骨架的Al原子可能会取代T3位置上的Si原子,亦或直接进入T2或T3位置缺陷位.酸性表征的结果表明, CTAB修饰后样品Br?nsted酸量比HMCM-49明显提高,并随HMI含量的逐渐降低呈现先增加后降低的趋势,而Lewis酸量则相对于HMCM-49有所降低.将一系列CTAB修饰前后的MCM-49样品用于催化AN与AA的酰基化反应,反应条件为：压力1.0 MPa、温度110°C、总质量空速WHSV(AN+AA)为10.2 h?1及原料中AN与AA的摩尔比为5：1.反应数据表明,相对于HMCM-49样品, CTAB修饰后样品对应的AA转化率显著提高(初始转化率由51.4%最高增加至85.0%),并随CTAB处理过程中HMI含量的逐渐降低呈现先增加后降低的趋势,而产物选择性则基本没有变化.各样品的AA初始转化率与其Br?nsted酸量基本呈现正向关联.通过间二甲苯歧化反应预积碳堵塞超笼及碱性探针分子2,4-二甲基喹啉吸附覆盖表面半超笼的方法,研究CTAB修饰前后各样品的不同孔道系统对酰基化反应的催化贡献.结果表明,酰基化反应主要发生在MCM-49分子筛的表面半超笼,其次为超笼,正弦孔道的贡献很小.另外, CTAB修饰后样品催化活性的提高主要来自于不含HMI的孔道系统的贡献,进一步验证在CTAB处理过程中,改性作用主要发生在MCM-49分子筛中不含HMI的区域.结合表征和反应评价结果,提高酰基化反应活性需尽可能提高催化剂的Br?nsted酸量,这是分子筛催化剂今后改进的一个主要方向.     

多相催化剂上烯烃交叉歧化反应

烯烃歧化反应广泛用于石油化工和有机合成领域.本文介绍了常用于烯烃交叉歧化反应的多相催化剂,如负载型Re、Mo、W催化剂及其特点,影响催化剂活性的因素,如金属价态、结构、分散度、载体性质及助剂影响等,探讨了烯烃歧化反应的机理及其可能的失活途径.     

Mg的添加对Mo／ZSM－5催化剂催化甲烷芳构化性能的影响

 通过XRD，N2吸附和吡啶FT－IR等方法考察了Mg的添加对Mo／ZSM－5催化剂物化性质的影响．吡啶FT－IR结果表明，Mo－Mg／ZSM－5催化剂上Lewis酸中心与Br¨onsted酸中心的比值随着Mg添加量的增加而增大．在甲烷芳构化反应中，虽然催化剂上的积碳量随着Mg含量的增加而减少，但只有6％Mo－0．75％Mg／ZSM－5催化剂表现出比6％Mo／ZSM－5催化剂更好的稳定性，6％Mo－2％Mg／ZSM－5和6％Mo－3％Mg／ZSM－5两个催化剂的稳定性均比6％Mo／ZSM－5催化剂差．根据催化剂稳定性与酸性的关系提出，在有足够Br¨onsted酸中心存在的前提下，可以通过调变Lewis酸中心和Br¨onsted酸中心的比值来提高催化剂的稳定性．     

载体酸性对Mo/HZSM-5-Al2O3催化剂上烯烃歧化反应性能的影响

在固定床反应器上考察了Mo/HZSM-5-Al2O3催化剂上乙烯与2-丁烯歧化制丙烯反应的性能.结合X射线衍射、NH3程序升温脱附、吡啶吸附红外光谱、H2程序升温还原和程序升温氧化等表征结果发现,载体酸性的差异导致催化剂酸性和 Mo物种落位方式不同.载体酸性较强时,催化剂积炭严重,反应稳定性差;载体酸性较弱时,Mo物种...