CXN天然沸石的研究2: 吸附性质

采用N~2,NH~3,CO~2,乙烯,丙烯,水,甲醇,乙醇,丙醇等作为吸附剂,研究了由我国CXN天然沸石改性制得的H-STI和Na-STI沸石的吸附性质,H-STI和Na-STI沸石的BET表面积及微孔孔体积约为420m^2/g和0.20m^3/g。根据NH~3和CO~2在H-STI沸石上的吸附等温线计算得到它们的吸附热分别为44.8和26.5kJ/mol。乙烯,丙烯,甲醇,乙醇,丙醇等在Na-STI沸石上的吸附等温线表明该沸石对有机分子的吸附具有链长选择性。在低分压下水相对于甲醇的吸附量表明沸石具有一定的疏水性质。     

CXN天然沸石的研究Ⅱ.吸附性质

采用N2,NH3,CO2,乙烯,丙烯,水,甲醇,乙醇,丙醇等作为吸附剂,研究了由我国CXN天然沸石改性制得的H-STI和Na-STI沸石的吸附性质,H-STI和Na-STI沸石的BET表面积及微孔孔体积约为420m2/g和0.20m3/g.根据NH3和CO2在H-STI沸石上的吸附等温线计算得到它们的吸附热分别为44.8和26.5kJ/mol.乙烯,丙烯,甲醇,乙醇,丙醇等在Na-STI沸石上的吸附等温线表明该沸石对有机分子的吸附具有链长选择性.在低分压下水相对于甲醇的吸附量表明沸石具有一定的疏水性质.     

FER型沸石的合成、结构与吸附性质

在TMEDA(四甲基乙基二胺)-Na2O-SiO2-Al2O3-H2O体系(I),Na2O-K2O-Al2O3-SiO2-H2O-HCO3^--CO3^2^-体系(II)及Py(吡啶)-PrNH2(正丙胺)-HF-SiO2-H2O体系(III)中, 分别合成了纯相FER沸石及FER硅沸石。用粉末XRD, FT-IR, 29Si MAS NMR及TG/DTA等表征其结构性质, 并用超微量电子真空吸附天平测定这些沸石样品对正己烷, 甲醇和水的吸附等温线。结果表明: 各体系合成的样品虽然结晶度高, 呈现出FER沸石的典型结构特征, 但由于它们的组成和晶格微结构不同, 热稳定性与吸附性质有明显的差异。在(I)体系中合成的FER沸石层错缺陷少, 晶格完美, 正己烷与甲醇的吸附量可达到理论值, 结构破坏温度为1190℃。红外精细谱及29Si MAS NMR高分辨谱证明FER硅沸石具有十分完美的骨架结构。由于晶胞收缩, 它对正己烷与甲醇吸附量略低于理论值, 并呈现出高度的疏水性。它的结构破坏温度高于1300℃。在(II)体系中合成的FER型沸石结构缺陷多, 沸石孔中的钾离子不易被质子完全交换。它的正己烷与甲醇吸附量均较低, 而水的吸附量相对较高。吸附现象表明, 正己烷和甲醇都被吸附于FER沸石的十元环主孔道中, 分压较高时, 甲醇可通过八元环进入小笼, 而水的吸附性质则主要与各样品的Si-OH缺陷及骨架中的阳离子含量有关。     

弱酸性多级孔MFI沸石上甲醇转化制丙烯（英文）

使用葡萄糖辅助模板合成了H-[B,Al]-ZSM-5沸石并用于催化甲醇转化制丙烯。优越的丙烯选择性和活性持久性关联于有利于丙烯生成的高的弱酸/强酸比例以及有利于改善反应物扩散的防止快速积炭的高的介孔率。较多的位于MFI沸石直/正弦孔道的骨架铝增加了产物丙烯/乙烯比归因于促进的丙烯生成。低的酸密度有助于高的丙烯/乙烯比。B/Al比为2且（Al₂+B₂）/Si比为0.01的HZ5-G-2B样品用于甲醇制丙烯反应,在原料CH₃OH/H₂O（1∶1.2）重时空速为1.8 h^-1、480°C反应条件下,丙烯选择性为51.6%, C_2-4⁼烯烃选择性为83.7%,甲醇完全转化。丙烯/乙烯比为2。催化活性保持580 h稳定。     

沸石催化剂上甲醇转化为低碳烯烃的研究 1.改性沸石催化剂的选择性和稳定性的考察

甲醇转化为低碳烯烃催化剂的选择性,可通过由有机胺(79-2系列)或无机氨(HZ-29系列)合成的中孔ZSM-5沸石以及小孔毛沸石和毛沸石-菱钾沸石(HE-1和HSW)的改性而提高。经P(HZ-29-P)或Mg(79-2-Mg)改性的沸石催化剂相应具有高乙烯或高丙烯及低碳烯烃选择性;经改性后的两类小孔沸石(HE-1-Zn 和SW-2)都得到了高乙烯及丙烯选择性和高C_2~-/C_3~-比。改性前后的沸石催化剂经吸附容量、吸附氨TPD、吸附吡啶IR 等测定结果表明,沸石改性后引起的通道收缩及表面强酸中心数的减少是提高选择性的关键。和H 型的对比,在经改性后的沸石催化剂上结炭量都明显下降,其中以HZ-29-P 结炭最少,且此催化剂能够经受30次以上的再生试验。     

Silicalite-2材料吸附分离乙醇/水体系的实验和模拟研究

以MEL型沸石分子筛分离回收有机物稀溶液为背景,从实验和模拟角度研究了乙醇/水体系在silicalite-2材料上的吸附行为。基于文献报道的晶体参数,采用密度泛函理论确定了silcalite-2构型以及含有硅羟基的silicalite-2构型,使用GCMC方法计算了乙醇和水在上述吸附剂上单组份吸附等温线,研究了硅羟基对吸附行为的影响,并应用理想溶液吸附理论(IAST)方法预测了silicalite-2吸附分离乙醇/水体系的分离因子。吸附等温线的实验和模拟结果显示,水吸附符合V型吸附等温线特征,乙醇吸附符合I型吸附等温线特征,硅羟基能够增强水在silicalite-2材料上的吸附能力。对于二元体系分离,随着进料浓度与操作压差的增加,分离因子减小。硅羟基的存在会降低乙醇/水的分离因子,模拟结果与silicalite-2材料渗透汽化分离乙醇/水体系的实验报道一致。     

CXN天然沸石的研究Ⅲ.新型LiCl/H-STI主/客体固体电解质的制备与表征

利用自发热扩散法,将易潮解流失的LiCl(客体)固定到CXN沸石改性所得的H-STI沸石(主体)上,形成新型主/客体材料.粉末XRD,SEM,FT-IR和TG/DTA等方法表征显示LiCl已经分散到H-STI孔道中,实现了客体的稳定化,其分散阈值为0.14g/g.负载量为阈值的样品在绝湿条件下的电导率比主体H-STI提高了四个数量级,是一种良好的固体电解质.     

环氧丙烷和甲醇在MgO上合成1-甲氧基-2-丙醇反应机理

应用原位FT-IR详细研究了MgO上甲醇对环氧丙烷的加成反应. 结果表明在MgO催化剂上甲醇很易解离吸附形成甲氧基, 根据负碳离子机理, 吸附环氧丙烷可形成类丙烯物种. 甲氧基对类丙烯物种的加成反应遵循反-Markownikov法则, 高选择性地合成1-甲氧基-2-丙醇.     

不同形貌ZSM-5分子筛的制备及其催化甲醇转化制烯烃性能

采用廉价的原料,通过添加尿素及调节碱度,在水热条件下合成了具有不同形貌的ZSM-5分子筛。研究了分子筛形貌对甲醇转化制丙烯催化性能的影响。结果表明,通过控制尿素含量及碱度,可以对ZSM-5分子筛晶体的生长方向及形貌进行调控。当urea/SiO₂(mol ratio)=0.28,Na₂O/SiO₂(mol ratio)=0.035时,所得到的分子筛沿b轴方向生长最慢,产品形貌呈薄片状,厚度为130 nm;在一定范围内提高碱度,会使分子筛形貌逐渐变为纳米颗粒聚集体。ICP、NH₃-TPD和N₂吸附表征结果表明,所合成的分子筛SiO₂/Al₂O₃物质的量比、酸性质及孔道性质接近。催化反应评价结果表明,薄片状样品HZ-1由于在b轴方向上具有更短的扩散路径,且结晶度高,在催化甲醇转化反应中不仅表现出良好的选择性,双烯(乙烯+丙烯)收率可达60%以上;P/E比(丙烯/乙烯)最高可达8.4,在连续反应200 h后,甲醇转化率仍保持在95%以上,表现出优异的催化稳定性。     

大晶粒ZSM-5沸石的合成及其性能

本文对合成均匀大晶粒ZSM-5沸石(20×40μ)的影响因素进行了探讨,并对照小晶粒ZSM-5沸石(<5μ)的物化性质以及甲苯歧化、丙烯芳烃化和乙烯转化反应进行了对比考察。发现添加Sb_2O_3改性后的大品粒ZSM-5沸石较小晶粒ZSM-5沸石有优越的择形选择性和稳定性。根据两种晶粒沸石对同类物质的吸附容量以及Sb_2O_3和沸石间的互相作用的差异,对上述反应性能进行了初步阐明。     

Decomposition and aromatization of ethanol on ZSM-based catalysts

The adsorption, desorption, and reactions of ethanol have been investigated on pure and promoted ZSM-5 catalysts. FTIR spectroscopy indicated the formation of a strongly bonded ethoxy species on ZSM-5(80) at 300 K. TPD experiments following the adsorption of ethanol on both ZSM-5 and Mo2C/ZSM-5 have shown desorption profiles corresponding to unreacted ethanol and decomposition products (H2O, H2, CH3CHO, C4H10O, and C2H4). The main reaction pathway of ethanol on pure ZSM-5 is the dehydration reaction yielding ethylene, small amounts of hydrocarbons, and aromatics. Deposition of different additives, such as Mo2C, ZnO, and Ga2O3 on zeolite, greatly promoted the formation of benzene and toluene at 773-973 K, very likely by catalyzing the aromatization of ethylene formed in the dehydration process of ethanol. Separate studies of the reaction of ethylene revealed that the previous additives markedly enhanced the selectivity and the yield of aromatics on ZSM-5.     

Effects of ammonium exchange and Si/Al ratio on the conversion of methanol to propylene over a novel and large partical size ZSM-5

One type of ZSM-5 zeolite with large partical size was prepared and characterized by XRD, SEM, N2 adsorption-desorption, XRF, Py-IR and NH3-TPD techniques. Effects of ammonium exchange and SiO2/Al2O3 molar ratios on the reaction of methanol to propylene (MTP) over Na-ZSM-5 and H-ZSM-5 zeolites have been studied in a fixed-bed flow reactor under the operating conditions of T = 500 °C, P = 1 atm, and WHSV = 6 h-1. Ammonium exchange led to a rapid decrease in Na content for Na-ZSM-5 zeolite. The reaction results indicated that Na-ZSM-5 and H-ZSM-5 with different SiO2/Al2O3 molar ratios all exhibited high activity for methanol conversion. Ammonium exchange and the decreased SiO2/Al2O3 molar ratio of ZSM-5 zeolite led to an increase both in strong acid sites and weak acid sites. Na-ZSM-5 with high SiO2/Al2O3 molar ratio was favorable for the formation of propylene. The highest propylene selectivity (45.9%) was obtained over Na-ZSM-5 zeolite catalyst with SiO2/Al2O3 molar ratio of 220.     

CuCl改性Y型分子筛的CO吸附性能研究

利用自发单层分散原理,讨论了在NaY,NH4Y,CuY分子筛上CuCl分散改性情况,并对所得到的改性分子筛进行了CO吸附性能研究。实验结果表明,在低CuCl担载量时,CuCl可在这三种载体表面达到原子水平分散,其分散容量分别为0.58g/gNaY,0.68g/gNH4Y和0.41g/gCuY。由于CO与Cu^+可生配位化合物,经CuCl改性的Y型分子筛对CO显示出较高吸附性能。其中,0.6gCuCl/gNH4Y分子筛表现出最高的CO吸附容量,在室温、常压下可达123mL/gNH4Y.     

ZSM-5/ZSM-57复合分子筛催化剂上混合C4烃的催化转化反应

以ZSM-5/ZSM-57复合分子筛为催化剂, 考察了其对混合C4烃催化转化的反应性能. 采用氨程序升温脱附(NH3-TPD)和吡啶吸附傅立叶变换红外(FT-IR)光谱技术表征复合分子筛的酸性质. 结果表明, 当复合分子筛中ZSM-5的含量较低时, 比ZSM-5具有更高的催化活性及乙烯和丙烯选择性, 这是因为此时复合分子筛酸强度较高、酸量较多, 且小孔ZSM-57有利于乙烯和丙烯的择形反应. 而当复合分子筛中ZSM-5的含量较高时, 具有较高的苯和甲苯选择性, 其原因可能是其孔结构及共晶生长时的结构匹配性对芳构化反应有利.     

无机钛硅原料体系合成TS-1催化丙烯环氧化反应

研究了无机钛硅原料体系合成的ＴＳ－１催化丙烯环氧化的反应,并与经典法、修正法制得样品的催化性能进行了比较。考察了搅拌、Ｎａ２ＣＯ３加入量、反应时间、反应温度、双氧水加量、催化剂量及溶剂等对丙烯环氧化反应的转化率、选择性等的影响,并初步探讨了无机钛硅原料合成的ＴＳ－１的再生性能。结果表明,对于丙烯环氧化反应,无机钛硅原料合成ＴＳ－１样品与经典法和修正法制取样品的催化性能相当;反应条件对丙烯环氧化反应     

Separation of alcohols and alcohols/O2 mixtures using zeolite MFI membranes

Two different types of supported silicalite membranes were employed for the separation of alcohols and alcohols/O₂ mixtures: in one of them the zeolite material was deposited on the top of the γ-alumina supports, while in the other the zeolitic material was mainly present in the porous structure of the α-alumina supports. While both kinds of membranes were able to separate the above mixtures, the second type of membranes having the zeolite material inside the support performed more efficiently. The maximum selectivity reported in this work is 7415 for the ethanol/O₂ separation in an ethanol/methanol/O₂ mixture. For a better understanding of the separation mechanism, the performance of both zeolite membranes was compared to that of a mesoporous silica membrane. Also, the adsorption of methanol and propanol on silicalite crystals was measured using a microbalance.     

Adsorption and reaction of CO2 and SO2 at a water surface

The orientation and hydrogen bonding of water molecules in the vapor/water interfacial region in the presence of SO2 and CO2 gas are examined using vibrational sum-frequency spectroscopy (VSFS) to gain insight into the adsorption and reactions of these gases in atmospheric aerosols. The results show that an SO2 surface complex forms when the water surface is exposed to an atmosphere of SO2 gas. Reaction of SO2 with interfacial water leads to other spectral changes that are examined by studying the VSF spectra and surface tension isotherms of several salts added to the aqueous phase, specifically NaHSO3, NaHCO3, Na2SO3, Na2CO3, Na2SO4, and NaHSO4. The results are compared with similar studies of CO2 adsorption and reaction at the surface. A weakly bound surface complex is not observed with CO2.     

水在NanZSM-5型分子筛中吸附的研究: 分子模拟

利用分子动力学(MD)模拟退火的方法和巨正则系综Monte Carlo模拟方法(GCMC)研究了水在NanZSM-5型分子筛中的吸附行为, 计算结果与文献中报道的实验结果吻合较好. 在此基础上, 进一步预测了水在不同硅铝比的NanZSM-5型分子筛中的吸附性质, 计算结果显示: 分子筛骨架上的硅铝比会显著影响水分子的吸附量和吸附等温线, 随着硅铝比的降低, 水的吸附量增加; 水分子的吸附位置是在钠离子和铝原子的周围, 平均每个钠离子周围吸附4个水分子, 而当水的吸附量增大时, 水分子与分子筛骨架上的氧原子之间发生了氢键作用; 在吸附量相同的条件下, 水的吸附热随着硅铝比的降低而升高.