FER分子筛中铝原子的受限落位

分子筛是一类具有规则孔道或笼状结构的多孔材料,因其独特的结构和可调的酸性而广泛用于石油化工、精细化学品合成、现代煤化工等诸多行业.2006年Iglesia等在具有8元环孔道结构/侧口袋的FER和MOR分子筛上实现了无卤素添加、无贵金属存在条件下,由二甲醚羰基化合成乙酸甲酯的反应.乙酸甲酯通过进一步加氢可实现煤基乙醇的绿色生产.MOR分子筛通常具有较高的催化活性,但失活迅速;FER分子筛表现出良好的催化稳定性,但活性较低.如何在保证FER分子筛稳定性的前提下,进一步提升其羰基化活性是目前研究的热点.前期理论和实验研究发现,二甲醚羰基化反应活性与分子筛8元环孔道中的Br?nsted酸位密度存在正相关.因此,通过优化合成条件,选择性调控铝原子分布在"ferrierite"笼中,可以提高FER分子筛的羰基化反应活性.尽管研究者已在调节FER分子筛铝分布方面进行了大量研究,但对于不同T位上Al原子的精准识别以及对应Br?nsted酸位的可接触性还缺少系统和深入的认识.本文选取了几种代表性模板剂,分别在碱性和含氟体系下制备了系列FER分子筛样品,利用Rietveld精修和模拟退火算法,在原子水平揭示了模板剂种类以及合成介质变化对Al原子在不同T位分布的影响,并结合二甲醚羰基化反应进行了结构和性能的关联.首先选取不同尺寸大小的环状胺(环己胺、哌啶、吡啶、吡咯烷)和链状胺(乙二胺)合成了具有相似形貌、孔结构、酸密度的系列FER分子筛样品.以CHA-Na-FER为例,PXRD精修结果显示,Na+(平衡35％的骨架负电荷)分布在10元环孔道中与O1形成氢键,质子化的环己胺分布在"ferrierite"笼中,并且环己胺上的N与O3形成氢键.这说明与O1相连的T3位以及与O3相连的T1位都有可能是Al富集的位置.为了进一步验证该结论,本文还精修了吸附探针分子吡啶的样品CHA-Na-FER-Py-60h.原粉以及吸附吡啶样品的精修结果表明,T1位和T3位是样品中铝富集的位置.随后,运用相同方法研究了Py-Na-FER,PI-Na-FER,En-Na-FER和Pyrr-HF-FER样品中的Al落位,发现T1/T3位均是样品中Al富集的位置.此外,理论计算结果表明T1/T3位上Al原子的取代能较低,说明Al优先取代T1/T3位上的Si,这与精修结果相一致.前期理论模拟结果表明,FER分子筛中T2-O5和T4-O7位点的CO插入反应能垒较低,是二甲醚羰基化反应的活性位.本文吡啶吸附实验、热重分析以及PXRD精修结果表明,FER分子筛中大部分Al富集在T1/T3位,与T2/T4位相关的Br?nsted酸约占18％～30％.最后,对各样品进行了二甲醚羰基化反应评价,结果显示PI-Na-FER,Py-Na-FER,En-Na-FER和CHA-Na-FER催化剂的乙酸甲酯生成速率相近,约为0.10 mol/(mol H+?h).Pyrr-HF-FER催化剂的乙酸甲酯生成速率最高,可达到0.16 mol/(mol H+?h),这可能是由于Pyrr-HF-FER催化剂具有更多T2/T4位相关的Br?nsted酸.虽然Pyrr-HF-FER催化剂的乙酸甲酯生成速率较其他四个催化剂有一定提升,但其仍远低于MOR分子筛上乙酸甲酯生成速率(0.40 mol/(mol H+·h)).综上,有机模板剂的选择与合成介质的改变对FER分子筛中Al分布的调控作用是有限的,即Al原子总是优先分布于T1/T3位.而与T1和T3位相关的Br?nsted酸位不是二甲醚羰基化反应的活性位点.因此与MOR相比,FER分子筛在二甲醚羰基化反应中表现出较低的催化活性.     

正癸烷和正己烷气相氧化裂解过程的研究

采用石英管反应器，常压下研究了正癸烷和正己烷的气相氧化裂解（GOC）过程。实验结果表明，O2的存在降低了正癸烷GOC反应的活化能，使反应在较低的温度下具有高的反应性能；O2同时起到消除积炭的作用，提高体系的抗积炭能力。于热裂解反应相比，低温下正癸烷的GOC反应更适合制备液体组分，同时联产低碳烯烃。在600℃，碳氧摩尔比为2.5时，正癸烷的GOC反应可获得39.9％的低碳烯烃收率和30.0％的液体收率。对于直链烷烃的GOC反应，低温下O2主要进行氧化脱氢反应，高温下则更多的进行 CO x(x=1,2)的生成反应；和正己烷分子相比，相同反应条件下O2更容易引发正癸烷分子的部分氧化反应生成CO。     

金属-载体相互作用对CH4/CO2重整反应中Rh基催化剂抗积炭性能的影响

考察了Rh/Al2O3,Rh/SiO2和Rh/CeO2催化剂上金属-载体间相互作用对CH4/CO2重整反应抗积炭性能的影响,并与反应前后催化剂的程序升温还原和程序升温氧化(TPO)测试结果相关联.实验发现,Rh与Al2O3和SiO2载体间的相互作用越强,催化剂还原后Rh的分散度越高,晶粒越小,高分散的Rh表面生成的碳物种CHx越多,其作为活泼的反应中间体越易与CO2反应生成CO和H2.而游离态的Rh还原后晶粒较大,生成的碳物种与CO2反应能力较低,从而导致催化剂失活.TPO和CO2脉冲实验结果表明,反应过程中Rh/CeO2催化剂上反应生成的CHx物种比Rh/Al2O3和Rh/SiO2上的CHx物种更活泼.同时由于Rh-CeO2间独特的相互作用,部分CeO2还原后生成CeO2-x和氧空位,促进CO2分子的活化解离,导致生成的表面氧容易与CHx反应,从而抑制催化剂积炭.     

烃类选择氧化制低碳烯烃的研究进展

在探索替代传统的烃类蒸汽热裂解制取低碳烯烃工艺的众多研究中,烃类经选择氧化制取低碳烯烃是具有发展前景的方法之一.本文重点介绍了国内外烃类选择氧化制低碳烯烃近年来的研究进展和新的研究热点,对现存的主要问题以及未来发展方向也作了概述.     

十氢萘气相氧化裂解制低碳烯烃的研究

十氢萘气相氧化裂解（GOC）与传统的热裂解工艺相比,O2的存在降低了十氢萘GOC反应的活化能,使反应在较低温度下具有高的反应性能;O2同时起到消除积炭的作用,提高体系的抗积炭能力。十氢萘GOC反应在较低温度下即可获得较高的液体收率;高温下由于十氢萘裂解深度较高,低碳烯烃收率可高于液体收率,在所得的液体中,芳烃,尤其是BTX（苯、甲苯和二甲苯）占主要部分。十氢萘GOC反应制备低碳烯烃的适宜反应条件为,700℃~800℃,停留<0.4s,烷氧摩尔比0.3~0.5,空气可代替纯氧进料。800℃,烷氧摩尔比0.5,停留0.4s,可获得37％左右的低碳烯烃收率和50%左右的液体收率（BTX收率为29％）。     

反应条件对Pt/SAPO-11催化油脂一步加氢制异构烷烃的影响

在固定床反应器中,以大豆油为模型原料,研究了反应温度、压力、氢油比和空速等条件对Pt/SAPO-11催化油脂一步加氢制异构烷烃反应的影响,并分析了反应中间产物、气体产物(CO,CO₂)及烷烃终产物的变化趋势. 结果表明,高温、低压或低氢油比可抑制酯、羧酸和醛的氢解以及醇的生成,促进油脂脱氧选择性地向脱羧和脱羰方向进行;异构烷烃收率随温度升高或空速减小而先增加后下降,但反应压力和氢油比的影响不大. 另外,对油脂一步加氢过程可能的反应历程进行了讨论.     

Effect of Hydrogen or Syngas Addition on Light Alkene Production by the Catalytic Oxidative Cracking of Hexane 氢气/合成气添加对正己烷催化氧化裂解制低碳烯烃反应的影响

 采用0.1%Pt/MgAl2O4催化剂研究了H2或合成气的添加对高碳烷烃模型化合物正己烷氧化裂解制低碳烯烃反应的影响. 添加H2实验中,随n(H2)/n(O2)从0增加到3,产物中COx的选择性迅速由22.4%降到4.3%,低碳烯烃的选择性则从61.5%增加到73.8%,正己烷的转化率从62.0%增加到72.8%. 添加合成气对低碳烯烃和CO选择性的影响与添加H2的影响相同,只是添加合成气时正己烷的转化率下降了6%左右. 添加合成气的正己烷氧化裂解过程可提供组成可调的产物(含有低碳烯烃、H2和CO),可不经分离直接用作加氢甲酰化生产低碳烯烃衍生物过程的原料.