多级孔ZSM-5分子筛的合成及其在甲醇脱水制二甲醚反应中的应用

以四丙基氨为微孔模版剂,阳离子高分子聚合物为介孔模版剂,合成了具有多级介孔的ZSM-5分子筛,并用于甲醇气相脱水合成二甲醚.结果表明,加入阳离子高分子聚合物后,合成的HZSM-5分子筛样品既保持了其MFI典型结构,又呈现了多级介孔特征;随着阳离子高分子聚合物模板剂加入量的增加,其多级介孔特征更为明显.具有多级介孔的HZSM-5分子筛表现出比常规微孔HZSM-5分子筛高的反应稳定性和二甲醚选择性,这主要是由于其织构和酸性的双重作用.     

氧化铝的改性及其在合成气直接制二甲醚反应中的应用

 采用浸渍法制备了经硼、磷和硫的含氧酸根阴离子改性的γ-Al2O3, 以其为甲醇脱水活性组分,与铜基甲醇合成活性组分CuO-ZnO-Al2O3组成双功能催化剂,并在连续流动加压固定床反应器上考察了催化剂对合成气直接制二甲醚反应的催化性能. 结果表明, SO2-4改性可以显著提高γ-Al2O3的甲醇脱水活性,从而提高产物中二甲醚的选择性和一氧化碳的转化率. 此外,还详细研究了SO2-4改性条件如SO2-4含量、焙烧温度及前驱物种类的影响. 结果表明,当SO2-4含量为10%, 焙烧温度为550 ℃时,二甲醚的选择性及一氧化碳的转化率最高; SO2-4前驱物的种类对其改性效果的影响很小.     

介孔氧化铝的制备及应用

本文介绍了介孔氧化铝(MA)的各种制备方法,概括了MA制备的分析表征方法,如TEM、SAED、XRD、LAXRD、气体吸附-脱附、DT-TGA等。通过平均孔径、比表面积、MA形貌等因素,讨论和总结了制备方法、铝源、模板剂、反应物配比、pH值和后处理方法等对MA制备和热稳定性的影响,综述了近年来MA的研究和应用进展,并对今后的研究方向进行了展望。     

甲醇在活性Al2O3催化剂表面的吸附与脱水反应

 采用X射线衍射、红外光谱、程序升温脱附和微反等技术对一系列不同方法制备的活性Al2O3催化剂的结构和性能进行了表征,探讨了催化剂的结构与甲醇脱水反应性能之间的构效关系,提出了甲醇在活性Al2O3催化剂表面脱水的反应机理. 结果表明,活性Al2O3主要由γ-Al2O3和无定形的Al2O3组成,其表面存在σⅠ和σⅡ两种L酸吸附位. 甲醇在Al2O3表面有两种吸附态,即分子吸附态和解离吸附态,其中甲醇的分子吸附为可逆吸附,而解离吸附态甲醇(即甲氧基)在催化剂表面解离成表面甲氧基和羟基,当反应温度较高时,表面甲氧基会进一步分解产生CO,H2以及少量的CO2,CH4和C等. 二甲醚的生成是分子吸附态甲醇与临近的解离吸附态甲醇相互作用的结果.     

加压条件下负载型杂多酸复合催化剂催化甲醇脱水制备二甲醚

合成了负载型杂多酸复合催化剂HSiW-La2O3/ γ-Al2O3,并用吡啶吸附IR光谱、NH32－TPD、N2吸附、UV－DRS、XPS和XRD等手段,对催化剂进行了表征,该催化剂具有中孔结构,表面上具有L酸和B酸,酸分布以弱酸为主,探讨了杂多酸含量,反应压力,反应温度入质量空速对甲脱水制备二甲醚转化率与选择性的影响,实验表明,当HSiW含量为105－16％时,催化剂活性,反应的最佳条件为压力0．75－0．85MPa(gauge),温度280－320℃,质量空速（MHSV）为1．5－2．5h^1。     

有序介孔氧化铝的制备及其在丁烯歧化中的应用

采用有机铝源及阴离子模板剂制备了高比表面积、大孔容、窄孔径分布的有序介孔氧化铝(Al₂O₃)载体, 研究了铝源水解速率、模板剂碳链长度以及洗涤介质等因素对有序介孔氧化铝载体合成的影响。实验结果表明,提高铝源水解速率和用乙醇溶剂洗涤Al₂O₃前躯体都有利于Al₂O₃载体形成有序介孔结构,所得Al₂O₃载体的孔径和孔体积随着模板剂碳链长度的增加而增大。分别用有序介孔Al₂O₃和普通介孔Al₂O₃为载体,采用浸渍法负载氧化铼(Re₂O₇)制备了铼基催化剂,并用于评价丁烯歧化合成丙烯的反应性能。实验结果表明,铼基有序介孔催化剂(Re/OMA)的丁烯歧化性能显著优于普通铼基介孔催化剂(Re/MA),丁烯转化率高于50%,丙烯选择性约60%,丙烯收率达30%,催化剂寿命明显延长。     

Zr-SBA-15介孔微球的制备、表征及其甲醇脱水性能研究(英文)

在SBA-15的合成体系中直接引入锆原子硝酸盐,用氨水调节体系的pH值到4.0~5.0,通过水热晶化处理后得到一系列不同含量的Zr-SBA-15介孔微球。利用XRD、氮吸附、SEM、TEM-EDS、ICP、FT-IR、和漫反射UV-vis等技术对该材料的组成、结构及形貌进行了表征。结果表明,这种杂化材料具有纳米介孔结构、高比表面积和空心微球等特征,空心微球形貌的形成可能与金属杂原子的引入、溶液pH值的调节有关,锆原子被高效率地引入到纳米介孔结构中,表面酸性与未改性前相比有了显著的提高,随着锆含量的增加,样品结构和表面酸性的变化直接影响着催化剂在甲醇脱水反应中的表现。     

介孔氧化铝的研究进展

介孔氧化铝（MA）是比表面积超过350m²/g,孔径在2－50nm之间且孔径分布较窄的多孔氧化铝。这一新型氧化铝有望在催化剂及其它化学领域得到广泛应用,对材料科学及其应用有着重要意义。本文较全面地综述了近年来MA研究的最新进展,讨论了MA的各种合成路径和后处理方法,包括中性合成路径、阴离子合成路径和阳离子合成路径;结合XRD、氮吸附平衡等温线、TEM、²⁷Al魔角旋转核磁共振等图表对MA的结构和表征方法进行了阐述;探讨了MA作为催化剂载体和作为吸附剂的应用研究状况,并对今后的研究方向进行了展望。     

乙二胺和聚乙二醇在纳米介孔氧化铝制备中的协同导向作用

以无机铝盐Al(NO₃)₃为原料, 以乙二胺和聚乙二醇为协同模板导向剂, 与氨水反应, 经过“沉淀-超声-煅烧”等过程, 制得介孔纳米氧化铝. 用TEM, XRD, N₂吸附-脱附等测试技术对样品进行了测试和表征. 研究结果表明, 所得样品具有相当高的比表面积(510 m²•g^－1)、较大孔容(1.13 cm³•g^－1)和较为集中的孔径(5.8 nm)分布. 根据乙二胺和氧化铝表面的溶液化学反应及在不同pH条件下的溶液组分分布, 探讨了它们在介孔氧化铝制备过程中的协同模板作用机理.     

介孔氧化铝的溶胶-凝胶法制备

以硝酸铝为铝源,十六烷基三甲基溴化铵和尿素为复合模板剂,采用溶胶-凝胶法制备了介孔氧化铝（1）,其结构经TEM, XRD, TG-DTA和N₂-BET表征。结果表明：1比表面积较大（＞400 m²·g^-1）,孔径分布窄(3～5 nm),形成的蠕虫状孔道具有短程有序性。     

甲醇脱水合成二甲醚的 Al2O3-HZSM-5 组合固体酸催化剂

 制备了可用于固定床反应器中甲醇脱水制备二甲醚的 Al2O3-HZSM-5 组合固体酸催化剂系列, 并采用 X射线衍射、扫描电镜、N2 物理吸附和氨气程序升温脱附等对其进行了表征. 结果表明, 在浸渍法制备的组合 Al2O3-HZSM-5 催化剂中, 细小的氧化铝颗粒高度分散在 HZSM-5 分子筛的周围; 在化学沉淀法制备的组合 Al2O3-HZSM-5 催化剂中, 一层氧化铝膜覆盖在 HZSM-5 分子筛的颗粒外层. 所制备的催化剂都具有较多的大孔和介孔比表面积, 在低温 (235 oC) 和高空速 (30 h–1) 条件下具有较高的甲醇脱水反应活性和稳定性, 其中在化学沉淀法制备的组合 Al2O3-HZSM-5 催化剂上, 二甲醚产率达到 13.5 g/(g•h).     

Catalytic Performances of Binder-free ZSM-5 Catalysts for Dehydration of Crude Methanol to Dimethyl Ether

A series of binder‐free ZSM‐5 catalysts and a binder‐containing catalyst were prepared and characterized with X‐ray diffraction (XRD), X‐ray fluorescence (XRF), ²⁷Al magic‐angle spinning (MAS) nuclear magnetic resonance (NMR), N₂ sorption and ammonia temperature‐programmed deposition (TPD) methods. The catalytic activity and selectivity in the dehydration of crude methanol to dimethyl ether (DME) were evaluated in a fixed‐bed reactor for the catalysts. The outstanding structural characters such as high zeolite contents, sufficiently open channels and richness in mesopores have been proved on these binder‐free catalysts. The influence of the solid‐acidity, which is closely related to the framework silica alumina ratio (SAR) of the catalysts, on the catalytic properties has been discussed. A binder‐free catalyst with a better potential in application has been selected for its high activity and selectivity, long life‐time and non‐sensitivity to water contents in the feed. The reason for its excellent performance of the catalyst was discussed.     

磷改性HZSM-5分子筛的制备及其在合成气一步法制二甲醚反应中的应用

 以磷酸为前驱体,采用浸渍法制备了一系列不同P2O5含量(分别为5%, 10%和15%)的磷改性HZSM-5分子筛(P2O5/HZSM-5), 并采用氨程序升温脱附和吡啶吸附红外光谱法研究了其酸性. 结果表明,随着P2O5含量的增大, P2O5/HZSM-5样品的酸量尤其是强Brnsted酸位的酸量逐渐减少. 以上述P2O5/HZSM-5分子筛为甲醇脱水催化剂与工业甲醇合成催化剂(Cu-ZnO-Al2O3)组成双功能催化剂,在连续流动加压固定床反应器上考察了其对合成气一步法制二甲醚反应的催化性能. 结果表明,以适量磷(10%P2O5)改性的HZSM-5分子筛作为甲醇脱水催化剂,可使产物中二氧化碳和烃类副产物的选择性分别由改性前的43.3%和3.0%下降至低于33%和0.1%, 从而使二甲醚的选择性由49.7%提高到63%以上. 当P2O5/HZSM-5中的磷含量(15%P2O5)过高时,产物中甲醇的选择性高达30%以上,表明反应所生成的中间产物甲醇无法有效地转化,从而使二甲醚的选择性和一氧化碳的转化率均大大降低.     

脱水催化剂的改性对浆态床一步法合成二甲醚的影响

 以Cu(NO3)2为前驱体,以水、丙酮或乙二醇为溶剂,以γ-Al2O3为载体,采用等体积浸渍法制备了用于合成气一步法制二甲醚的脱水-变换双功能催化剂,并对其还原性能、晶态分布、还原态的酸性及催化性能进行了研究. H2-TPR结果表明,以乙二醇为溶剂制备的催化剂上可还原氧化铜的量最多. XRD结果表明,以水为溶剂制备的催化剂上,氧化铜并未完全均匀地分散在氧化铝表面,而是有一部分以单质铜或铜铝化合物的形式存在; 而以丙酮或乙二醇为溶剂制备催化剂时,氧化铜分布均匀. 还原态催化剂NH3-TPD结果表明,以乙二醇为溶剂制备的催化剂上,酸性中心主要集中在弱酸位上. 浆态床搅拌釜中合成反应的结果表明,用氧化铜对脱水催化剂进行改性,能改善催化剂的催化性能,提高CO转化率和产物中二甲醚的选择性,抑制副反应的发生. 非水溶剂的使用对CO转化率没有明显的影响,但可改变催化剂上酸中心的分布,提高二甲醚的选择性,并抑制副反应的发生.     

甲醇脱水制二甲醚的杂多酸/纳米HZSM-5复合固体酸催化剂

开发低温、高活性和良好稳定性的催化剂成为甲醇气相脱水制二甲醚乃至合成气一步法制二甲醚反应的核心.在氧化铝挤条成型的纳米HZSM-5沸石上负载Keggin结构12-磷钨酸制备了复合固体酸催化剂, 通过FT-IR、UV-Raman、³¹P MAS-NMR和XRD对所制备的样品进行表征. 以甲醇气相脱水制二甲醚为探针反应的研究结果表明, 在选定的操作条件下连续运转超过300 h, 甲醇摩尔转化率大于87%(理论转化率90.9%), 二甲醚摩尔选择性高于99.0%, 是目前该反应非常有效的催化剂之一.     

甲醇及合成气制二甲醚中不同粒径的 HY 分子筛及复合 Cu-Mn-Zn/HY 催化剂

 通过改变导向剂的老化时间, 制备了一系列不同粒径的 HY 分子筛作为脱水催化剂, 考察了甲醇脱水反应性能; 将其与铜基甲醇合成活性组分 Cu-Zn-Mn 组成双功能催化剂, 考察了催化剂对合成气直接制二甲醚反应的催化性能. 结果表明, 粒径为 820 nm 的 HY 分子筛在甲醇脱水中表现出较高的催化活性; 以其作为脱水组分的双功能 Cu-Zn-Mn/HY 催化剂也表现出较高的催化活性和良好的稳定性.     

Efficient Synthesis of Dimethyl Ether from Methanol in a Bifunctional Zeolite Membrane Reactor

A sandwich FAU–LTA zeolite dual‐layer membrane has been developed and used as a catalytic membrane reactor for the synthesis of dimethyl ether (DME). In the top H‐FAU layer with mild acidity, methanol is dehydrated to DME. The other reaction product, water, is removed in situ through a hydrophilic Na‐LTA layer, which is located between the porous alumina support and the H‐FAU top layer. The combination of mild acidity with the continuous removal of water results in high methanol conversion (90.9 % at 310 °C) and essentially 100 % DME selectivity. Furthermore, owing to the selective and continuous removal of water through the Na‐LTA membrane, catalyst deactivation can be effectively suppressed.