H(Fe)ZSM-5分子筛的合成、表征及其催化性能的研究

用水热法合成出含铁ZSM-5沸石,并对其物相、外貌、结构组成、吸附、表面酸性和催化活性等性能作了测试。ESR和XPS测定结果表明Fe~(3+)进入沸石骨架。实验结果表明,表面总酸性较弱,L酸位浓度较大的H(Fe)ZSM-5在甲醇转化反应中有利于低碳烃的齐聚和异构化,而酸性较强的HZSM-5易使低碳烯烃氢转移而生成大量的气态烃。     

氨在HZSM-5沸石上的吸附与程序升温脱附

ZSM-5沸石是一种多用途、性能独特的催化剂.它的催化性能与其表面酸性有着密切关系.文献上报道过一些用微量量热,量热滴定,红外光谱等方法从不同侧面来研究ZSM-5沸石的酸性.近来Topsφe等的工作表明,氨的程脱是研究沸石酸性的一种有效工具.本文采用真空重量法吸附装置与程脱技术联用,对不同胺合成和不同预处理条件的HZSM-5佛石的酸性进行了研究.     

ZSM-5型分子筛的表面酸性与甲醇转化为烃类反应活性的关系

ZSM-5型分子筛由于它的高表面积、择形催化性能、独特的表面酸性和对甲醇转化为烃类特有的催化活性,引起了广泛的兴趣.在其骨架的基础上进行了各种改性研究,或用Ga、Fe、Zn、B和Ti等代替骨架中的Al或Si原子,或用离子交换改变可交换的阳离子,或在分子筛表面覆盖适量的各种氧化物,从而获得合适的孔径和适当的表面酸碱性能,以达到提高催化剂的反应活性和选择性以及防止结炭等副反应发生的目的.     

若干吸附理论对在ZSM-5沸石上吸附的适用性

测定了饱和烃和不饱和烃分子在一价阳离子交换型ZSM-5沸石分子筛上的吸附等温线。探讨了微孔体积填充理论、Wilkins方程和Langmuir吸附理论对以上吸附体系的适用性;测得的吸附等温线用最小二乘法和解线性方程组借助电子计算机进行拟合得出相应的回归方程。实验结果表明,Langmuir吸附理论能较好地描述环己烷在氢型和碱金属阳离子交换型ZSM-5沸石上的吸附体系,计算出的极限吸附量a_o值与实验值相符,但对其他体系未得满意结果:二常数的Wilkins方程可用于求算吸附体系的初始吸附热,并能较好地描述等温线的低压部分;与以上各理论比较,微孔体积填充理论能更满意地表征我们所研究的吸附体系,籍以计算了极限吸附量a_o,分布级数n和特征吸附功E值三个物理常数,并为一价阳离子交换型ZSM-5沸石上对苯和环己烷等分子的吸附作用主要是色散力作用提供有力依据。     

无胺合成[Fe]ZSM-5分子筛的结构鉴定及其催化性能的研究

不用有机胺为模板剂,在碱性介质中采用水热合成法成功地合成了[Fe]ZSM-5分子筛.用X射线衍射、透射电镜、红外光谱、顺磁共振谱、X射线光电子能谱和穆斯堡尔谱等对其结构进行了表征,结果表明,Fe原子进入了分子筛骨架,并处于四面体的配位环境.在由甲醇转化为汽油的过程中,以本文合成的[Fe]ZSM-5与用有机胺为模板剂合成的[Fe]ZSM-5分子筛为催化剂相比,其活性和选择性几乎相同,且都比通常的H[Al]ZSM-5好,C₅组分以上的选择性大于80%,且芳烃(包括脂环烃)和异构烃的含量达75%以上.     

苯在HZ5M-5沸石上的吸附—Wilkins方程式的应用

测定了苯在HZSM-5沸石上的高温吸附等温线。用Wilkins方程式对苯—HZSM-5吸附体系进行了处理,结果表明该方程式在我们所用的实验条件下能很好地适用,用推导出的理论等温方程式绘得的理论吸附等温线与实验等温线几乎完全相吻合。计算出的初始吸附热与实验值也符合得很好。     

ZSM-5沸石分子筛的吸附性能

对ZSM-5沸石分子筛的吸附性能进行了研究。测定了环己烷、正己烷、苯和水分子在ZSM-5沸石上的吸附等温线;发现室温下环己烷分子的吸附受到阳离子的空间障碍作用。计算了ZSM-5佛石单胞中的吸附分子数、等量吸附热、微分吸附功和微分吸附熵等值。吸附热曲线表明ZSM-5沸石分子筛的表面是不均匀的。     

在Y型分子筛中Co~（2＋）、Ni~（2＋）配合物的合成及其应用研究

用气相法和液相法分别在Ｙ型分子筛的超笼中合成了Ｃｏ（２＋）、Ｎｉ（２＋）的乙二胺配合物，并用红外（ＦＴ－ＩＲ）、顺磁共振（ＥＳＲ）等方法对配合物的组成和稳定性进行了研究．ＣＯ（２＋）的单核配合物在室温下可与Ｏ２分子形成加合物，这种优先并可逆地吸附氧气的性能在氧气富集、对空气进行氧氮分离和食品保鲜等方面有广泛的用途．     

改性分子筛的表面酸性与苯烷基化反应活性的关系研究

用Ca²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺、La³⁺和NH⁺₄交换改性的Y型沸石具有合适的表面酸性，可代替HF作为固体酸催化剂用于苯与长直链烯烃的烷基化反应。用正丁胺TPD研究表明：在改性分子筛表面存在两种强度的酸位，其对应的脱附温度分别为300和450℃，这两种强度的酸位峰面积在反应前后有不同程度的下降，强酸位下降得较多。吡啶吸附FT-IR的结果表明：催化剂表面L酸与B酸同时存在，苯与长直链烯烃烷基化反应的活性与中等强度的酸位有很好的对应关系，而与酸的类型关系不明显。