稀释蒸汽中Na+及积炭对甲醇制丙烯催化剂性能影响

考察了稀释蒸汽中Na⁺及积炭对甲醇制丙烯(MTP)催化剂物理化学性质和催化性能影响, 及离子交换后催化性能. 采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线荧光(XRF)光谱、N₂吸附-脱附、程序升温氨脱附(NH3-TPD)和热重(TG)分析等方法对失活和再生催化剂进行了表征, 并在101325 Pa、470℃ 和甲醇空速(WHSV)为1.0-3.0 h^-1的反应条件下, 采用连续流动固定床微型反应器考察其催化甲醇制丙烯性能. 结果表明: MTP反应970 h后的催化剂晶体结构和形貌没有受到明显破坏, 但稀释蒸汽中Na⁺极易扩散至催化剂表面,部分取代H质子的位置, 从而使催化剂酸性逐渐下降而中毒失活; 另外, MTP催化剂表面的积炭导致分子筛微孔堵塞是造成其失活的主要原因, 可通过烧炭再生过程消除, 而水蒸汽脱铝对催化剂性能的影响缓慢但更严重. 用再生和离子交换处理后, Na⁺中毒催化剂MTP反应性能基本完全恢复. 在470 h反应过程中, 甲醇转化率保持在99%以上, 丙烯选择性大于46%, 且随着反应时间的延长, 丙烯选择性逐渐升高、乙烯选择性逐渐下降.     

系列硅铝比纳米薄层ZSM-5分子筛的合成和表征

以自制不对称双子季铵盐表面活性剂为模板, 在水热合成体系中控制合成系列硅铝比纳米薄层ZSM-5分子筛.采用X射线衍射(XRD)、N₂吸附-脱附、X射线荧光光谱(XRF)、扫描电镜(SEM)和²⁷Al魔角旋转核磁共振(²⁷Al MAS-NMR)对合成的样品进行了表征. 详细研究了晶化温度、晶化时间、结构导向剂(SDA)用量、碱度等对合成的影响和纳米薄层ZSM-5分子筛的形成过程. 结果表明: 分子筛硅铝比越高, 结构导向剂用量越大, 所需的晶化时间越短; 晶化温度越高, 晶化时间越短; 且不同硅铝比纳米薄层ZSM-5分子筛的形貌规整度、比表面积和介孔/微孔孔容比例随着硅铝比而变化.     

纳米薄层HZSM-5分子筛催化甲醇制丙烯

在合成系列硅铝比纳米薄层HZSM-5分子筛的基础上,研究了纳米薄层HZSM-5分子筛催化甲醇制丙烯(MTP)的反应性能.在固定床微反装置上详细考察了工艺条件对纳米薄层HZSM-5分子筛催化性能的影响,同时与纳米HZSM-5分子筛对MTP反应的催化性能进行了比较.结果表明,纳米薄层HZSM-5分子筛具有较高的目的产物选择性和较长的催化寿命.在适宜硅铝比(n(SiO2)/n(Al2O3)=213)和反应条件下(温度470°C,甲醇质量空速为3 h-1),丙烯的选择性达到46.7%,三烯(乙烯、丙烯和C4烯烃)选择性达到78.7%.其中,丙烯/乙烯的质量比可达到6.5,是纳米HZSM-5分子筛的2倍,而芳烃的选择性比纳米分子筛明显降低.这是因为纳米薄层HZSM-5分子筛比纳米HZSM-5分子筛具有较宽的(010)晶面、较大的外比表面积和介孔孔容.     

氢氧化钠-氟硅酸铵改性HZSM-5催化甲醇制丙烯

首次将氢氧化钠-氟硅酸铵复合改性应用于甲醇制丙烯(MTP)催化剂的制备中. 采用X射线衍射(XRD)、X 射线荧光光谱(XRF)、N₂吸附-脱附、透射电镜(TEM)、NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)等测试技术对改性前后HZSM-5分子筛催化剂的晶体结构、元素组成、织构性质、酸性质等进行了表征. 结果表明, 采用氢氧化钠-氟硅酸铵复合改性不仅可以提高催化剂的介孔孔容, 还能有效调变催化剂的酸性. 复合改性方法成功克服了单纯碱处理容易破坏分子筛的骨架结构、单纯氟硅酸铵改性因受扩散限制仅限于修饰分子筛外表面的缺点. 改性后HZSM-5 分子筛催化剂在MTP反应中的诱导期大大缩短, 在常压、反应温度为470 ℃、甲醇质量空速(WHSV)为2 h^-1的条件下, 初始丙烯选择性高达43%. 此外, 复合改性后HZSM-5分子筛在MTP反应中的稳定性大幅改善, 催化寿命延长至本体样品的3倍.     

纳米薄层分子筛的合成与应用

纳米薄层分子筛(nanosheets zeolite)由于其独特的准二维结构,具有有序的微孔-介孔特征、适宜的表面酸性和良好的扩散性能,已成为分子筛控制合成及其应用研究中标志性的研究热点之一。该类分子筛在合成中采用不同双头或者多头季铵盐(碱)表面活性剂作结构导向剂,所得的纳米薄层分子筛具有晶面二维生长趋向和可控薄层交错形貌,在吸附、催化应用等多方面展现出独特的应用潜力。本文系统总结了季铵盐类表面活性剂对纳米薄层分子筛合成、物化性质的影响以及此类分子筛催化应用研究方面的最新进展,着重介绍了MFI结构的纳米薄层分子筛对甲醇转化制烃、贝克曼重排、异构化、烯烃环氧化等重要催化反应中的优势。最后对这种结构新颖的纳米薄层分子筛在合成和其他应用领域方面未来的研究方向进行了展望。     

具有多级孔结构的NH4-β沸石的直接合成及其性能

以非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚(Tx-15)为模板,设计氟化铵作为矿化剂.在近中性条件下直接合成了具有微孔-介孔复合孔道的铵型β沸石.合成样品采用粉末X射线衍射(PXRD),高分辨扫描电子显微镜(SEM),微分热重(DTG)以及氨程序升温脱附(NH3-TPD)等手段进行了表征.结果表明,氟离子及非离子表面活性剂的加入对沸石的孔结构、酸性质均起到了一定的调变作用.该沸石具有发达的呈梯级分布的多级孔结构,孔容高达0.67 cm3·g-1,且具有较强的Bronsted酸和适度分布的Lewis酸,大大改善了反应物和产物分子的扩散和反应性能.在混合C4烃的催化裂解反应中,该沸石与传统方法合成的β沸石相比,其转化率提高了约15%,烯烃(乙烯和丙烯)产率提高了近10%,芳烃(苯和甲苯)产率提高了3%.     

用双表面活性剂为共模板合成中孔分子筛MCM-48

利用水热法以非离子表面活性剂聚乙二醇辛基苯基醚和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵为共模板合成了中孔分子筛MCM-48.实验中发现利用较强的范德华力和氢键,聚乙二醇辛基苯基醚可在很大程度上降低合成MCM-48所需阳离子表面活性剂的用量,且利于制备有序性好、骨架聚合度高、稳定性好的MCM-48.通过调节聚乙二醇辛基苯基醚与十六烷基三甲基溴化铵的比例,可得到不同物相结构的分子筛.     

有机官能化MSU-x孔分子筛的界面特征

MSU- x是自 M41S系列介孔分子筛问世以来所合成的另一类新型介孔分子筛材料 ,它具有三维立体交叉排列的 " worm- like"孔道结构特征及采用中性模板剂、廉价无毒等诸多合成优点 [1～ 4],有着潜在的应用价值 .为了改善纯硅的介孔材料的表面和孔道性质 ,扩大其应用领域 ,除了在骨架引入金属离子或在其孔道中负载催化活性物质外 ,对介孔材料进行有机官能化制备无机-有机杂化材料改善其骨架和孔道性质是当前研究的热点之一 [5].正是由于活性有机基团的存在 ,使得这些材料可直接用于催化反应 ,或作为中间介质成为其它络合离子的主体 .由于有机基…     

硅酸钠与有机硅氧烷前驱体自组装杂化硅基中孔材料

采用有机硅氧烷(RTES)与硅酸钠(Na2SiO3)共水解缩聚合成有机官能化的MSU型硅基中孔材料.考察了合成体系pH值对材料织构性能的影响以及不同有机硅氧烷与硅酸钠在中性条件下的自组装行为.发现在中性条件下，加入NaF可以有效避免带有较小有机基团的有机硅氧烷进入材料孔壁的可能性，而且合成体系的pH值对材料的孔径有一定的调控作用.     

嵌段共聚物对SiO_2溶胶-凝胶过程的修饰行为

近年来,人们利用对溶胶凝胶(ＳｏｌＧｅｌ)化学的认识,通过表面活性剂调控硅醇盐水解缩聚反应过程和对溶胶表面进行修饰以获得在一定范围内可控结构和可控粒度的纳米材料［１,２］,但对ＳｉＯ２溶胶凝胶过程的改性机理尚待深入研究。在溶胶凝胶过程中,溶胶粒子和网络结构主要受该体系中晶核形成与生长机制以及颗粒之间作用力所控制,这是实施溶胶网络结构形貌控制的理论依据。本文考察了聚氧乙烯醚(ＰＥＯ)聚氧丙烯醚(ＰＰＯ)聚氧乙烯醚(ＰＥＯ)嵌段共聚物(简称ＥＰＥ)作为改性剂对ＳｉＯ２溶胶凝胶化过程的修饰行为,探讨了改性ＳｉＯ２溶胶…