形貌、晶粒大小不同的ZSM-5分子筛的表征及催化性能的研究

对3种不同形貌、晶粒大小的ZSM—5分子筛催化剂进行了表征和催化性能的研究．用XRD、SEM和NH3—TPD等方法对ZSM—5分子筛进行表征，结果表明小品粒分子筛的结晶度优于大晶粒分子筛，其酸性随着晶粒的减小而增强．对于MTG反应，ZSM—5分子筛酸性、晶粒大小和晶体形貌等因素对其催化活性产生显著影响．小晶粒的ZSM—5分子筛更有利于C5 和C9 的生成，而大晶粒的ZSM—5分子筛对对二甲苯的选择性高．TG结果表明ZSM—5分子筛上积炭覆盖酸性中心是导致催化失活的主要因素．     

大晶粒ZSM-5分子筛的合成及其催化性能的研究

ZSM-5分子筛对许多正碳离于反应有优异的择形催化性能。近年来的研究表明,ZSM-5沸石的晶粒大小对其催化活性、选择性和稳定性有显著影响。如对甲苯歧化、甲苯与甲醇的甲基化反应,大晶粒ZSM-5分子筛对生成对二甲苯有较高的选择性。对于二甲笨液相异构化反应,小晶粒ZSM-5沸石具有较高的催化活性和选择性。我们用“直接法”合成了大晶粒(34×116μ)ZSM-5沸石分子筛,比较了不同晶粒大小ZSM-5分子筛催化剂在一些反应中的催化性能。大晶粒ZSM-5分子筛系不用有机胺,直接用水玻璃、硫酸铝、硫酸为原料合成的。用光学显微镜、扫描电镜观察所得分子筛的晶粒外形和大小,取5—6个有代表性的晶粒计算其平均尺寸。用BET重量法测定分子筛对正己烷、环己烷和水的吸附量。用X—射线衍射分析样品的物相。在160—200℃温度范围内考察了晶化温度对晶粒大小的影响,所得结果如表1。     

ZSM-5分子筛硅铝比与其催化性能关系的量子化学研究

利用Gaussian03计算软件包,在DFT-B3LYP/3-21G水平上对ZSM-5分子筛128T簇模型进行了研究.通过分析T—O—T基团键角、桥羟基键长、质子电荷和分子轨道能隙等数据,讨论了ZSM-5分子筛硅铝比与其Br nsted酸性的关系,预测了其催化性能.计算结果表明,ZSM-5分子筛硅铝比越低,酸性越强,相应的催化性能越好,与实验结果相符.     

弱酸性介质中Fe-ZSM-5型分子筛的合成与鉴定

在弱酸性介质中,NH_4F存在下,以四丙基溴化铵(TPABr)为模板剂,采用水热合成法成功地合成了Fe-ZSM-5型分子筛。合成中pH值为5—7。该分子筛原料为铵型,经高温灼烧后可直接转化为氢型。X射线衍射、扫描电镜及电子探针、红外光谱、顺磁共振谱、Si高分辨固体核磁共振谱、差热分析等对Fe-ZSM-5型分子筛的的研究确证了Fe对Fe-ZSM-5型沸石骨架的同晶取代。X射线光电子能谱和穆斯堡尔谱对Fe-ZSM-5分子筛原粉的研究表明,Fe-ZSM-5分子筛中铁的价态是以三价和二价共存。     

烃类在ZSM-5分子筛上吸附的研究

本文对烃类在不同ZSM-5分子筛上吸—脱附的动态行为进行了研究。描述了程序升温脱附过程中扩散系数和扩散活化能的计算模型;测定了环己烷在ZSM-5分子筛样品上的迎头流出曲线。发现环己烷在ZSM-5分子筛上的吸附存在着可逆和不可逆两个过程,后者受环己烷在分子筛内部孔道的扩散所制约,同时不同样品上吸附性能的差异与X-射线衍射峰的特征以及甲醇转化为汽油的反应性能之间存在着密切关系。谱图属A 型的ZSM-5分子筛对环己烷有较大的吸附量、较小的孔道扩散障碍和较好的甲醇转化反应稳定性。     

量子化学方法研究HZSM-5沸石结构酸性(Ⅳ)

本文采用CNDO/2半经验量子化学的方法对HZSM-5沸石基本结构单元—四、五、六元环的电荷分布进行了计算.得到了HZSM-5沸石分子筛酸性结构参数α0.因其质子酸度可用活度表示,而活度系数fH~ =Kα0.我们取K=32,求出HZSM-5沸石分子筛在不同硅铝比时的活度,结果与实验值相一致.从而为理论上计算HZSM-5沸石分子筛的酸性提供了一个参考方法.     

H（Mg,Co）AlPO4—5杂原子分子筛的酸性质测定

以红外光谱和程序升温脱附法研究了H(Mg,Co)AlPO_4-5分子筛的酸性,样品红外谱图中的3820和3680cm~(-1)谱峰分别归属于v_(Al—OH)和v_(p—OH),而3660～3568cm~(-1)谱峰则分别归属于HMgAlPO_4-5和HCoAlPO_4-5分子筛的M(OH)P(M=Mg,Co)基团的振动,酸强度顺序为:Co(OH)P>Mg(OH)P>P(OH)>Al(OH),吡啶吸附的红外光谱揭示,H(Mg,Co)AlPO_4-5分子筛具有较高酸强度的B酸和L酸中心。NH_3-TPD表明分子筛的酸强度顺序为H(Co)AlPO_4-5>H(Mg)AlPO_4-5>>AlPO_4-5。     

ZSM-5分子筛膜的研究进展

本文分析了ZSM-5分子筛膜的主要合成方法和研究现状,总结了ZSM-5分子筛膜的缺陷与修饰方法,指出了ZSM-5分子筛膜的表征手段是以XRD、SEM、TEM和单组分气体渗透等为主,对ZSM-5分子筛膜的应用和前景进行了展望。     

ZSM-5分子筛膜的研究进展

本文分析了ZSM-5分子筛膜的主要合成方法和研究现状,总结了ZSM-5分子筛膜的缺陷与修饰方法,指出了ZSM-5分子筛膜的表征手段是以XRD、SEM、TEM和单组分气体渗透等为主,对ZSM-5分子筛膜的应用和前景进行了展望。     

硅磷酸铝分子筛SAPO-11，SAPO-34和SAPO-20的合成

Lok等首先合成了一类新的硅磷酸铝分子筛,SAPO-n.这类分子筛包括13种三维微孔骨架结构,其孔大小为3—8A,孔体积(H_2O)为0.18—0.48cm~3/g,它包括了沸石分子筛孔大小和孔体积的全部范围.这类分子筛的开发,开拓了分子筛材料的一个新     

杂原子进入分子筛骨架结构的波谱学判据

概括了杂原子取代的分子筛内骨架杂原子的波谱学鉴定方法。根据杂原子进入骨架后所引起的晶体结构、表面酸性、电子跃迁规律、配位环境等微观性质的变化,重点讨论了XRD、FT-IR、DR UV-Vis、Raman、MAS-NMR、XAFS、ESR和XPS等波谱学方法在鉴别骨架杂原子时的应用原理和方法。     

Synthesis of Aluminophosphate Molecular Sieves in Alkaline Media

Unlike conventional aluminosilicate zeolites synthesized in alkaline media, aluminophosphate molecular sieves (AlPOs) have always been prepared under acidic conditions in the past three decades; this has been regarded as one of essential factors for synthesis, except for the case of silica-substituted analogues (SAPOs). For the first time, we demonstrate herein a simple and generalized route for synthesizing various types of aluminophosphate molecular sieves in alkaline media. A series of aluminophosphate sieves and their analogues have been prepared with different quaternary ammonium cations as structure-directing agents in this manner. The above successes have extended the systematic media from acidic or neutral to alkaline for the preparation of a series of aluminophosphate molecular sieves, which possibly open an alternative route for the synthesis of aluminophosphate molecular sieves.     

金属磷铝(MeAPO)分子筛的合成及催化活性

本文用水热法合成了MAPO-5、CoAPO-5、CoMAPO及MAPO-36四种分子筛。对新合成的样品进行了XRD、IR、SEM及原子吸收光谱分析。确认各样品皆为分子筛结构,初步证实金属Mg和(或)金属Co进入到分子筛的结构骨架。金屑磷铝分子筛比磷铝分子筛裂化活性提高很大,从分析产物C_3及C_4看出各样品的低催化活性对应于低的C_4/C_3·C_4/C_3值反映了分子筛的窄小空腔或弯曲通道。     

Cr-ZSM-48和V-ZSM-48型分子筛的合成与结构

合成了新的Cr-ZSM-48型和V-ZSM-48型杂原子分子筛,并进行了结构表征,结果表明,Cr-ZSM-48、V-ZSM-48与全硅ZSM-48结构相同,Cr和V分别以+3和+4价态存在;杂原子以畸变四面体配位方式进入分子筛骨架。     

MeAPO-5分子筛的合成及其在肉桂醇选择氧化反应中的催化性能

采用水热法合成了一系列杂原子磷铝分子筛MeAPO-5(Me=Co,Fe,Cu,Zn,Mn),并利用X射线衍射(XRD),热重-差热分析(TG-DTA),电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)和漫反射紫外-可见光谱(DRUV-Vis)等技术对分子筛的结构,化学组成以及金属离子的存在状态进行了表征.结果表明,合成的纯相MeAPO-5分子筛具有较高的结晶度,金属杂原子种类显著影响其在MeAPO-5分子筛中的存在状态,取代度及合成样品的结晶度.Co2+,Fe3+,Zn2+和Mn2+较易进入分子筛骨架,而Cu2+较难进入.通过考察MeAPO-5分子筛在肉桂醇氧化反应中的催化性能,发现CoAPO-5分子筛具有良好的选择氧化催化性能,1,4-二氧六环是较好的溶剂,调变反应温度可以有效调控产物的选择性.     

ZnAPO-5分子筛的合成、表征及正己烷催化裂解反应活性

采用静态水热法合成了含有不同锌含量的锌铝磷酸盐分子筛（ZnAPO-5）,利用XRD、SEM、N2-吸附、MAS-NMR及ICP-AES等方法对合成的ZnAPO-5分子筛进行了表征。研究结果表明在选定的合成条件下,可以合成出AFI结构类型的ZnAPO-5分子筛,合成的ZnAPO-5分子筛结晶度较高,具有规整的六方棱柱晶体外形,杂原子同晶取代为锌取代骨架元素铝。ZnAPO-5分子筛上的正己烷催化裂解反应活性评价结果显示在反应温度为723 K~823 K时正己烷的催化裂解呈中等反应活性,正己烷的转化率随反应温度和接触时间的增加而增加,正己烷的浓度项反应级数为1,裂解反应表观速率常数随反应温度的升高而增大,且遵从Arrhenius公式;由裂解产物分布可知,在选定的实验条件下该反应以单分子反应为主。     

The first synthesis of organosilyl-substituted aluminophosphate molecular sieves

Organosilyl groups were successfully incorporated in AFI and VFI aluminophosphate frameworks using organoalkoxysilanes to modify hydrophobicity and acidity of the molecular sieves.     

Ortho-selectivity in aluminophosphate molecular sieves: A molecular simulation study

Monte Carlo adsorption simulations of xylenes have been performed in aluminophosphate molecular sieve structures. A new force field fitted for o-xylene in AlPO₄-5 was used. It is shown that force fields have good transferability among the aluminophosphate sieves series and the new force field adequately describes the experimentally observed adsorption isotherms for xylene/AlPO₄-5. A previous investigation of adsorption isotherms and structural analysis has been extended to AlPO₄-8 and VPI-5 sieves. In AlPO₄-8, like in AlPO₄-5, the variations in the channels diameters and the corresponding interaction energy of the molecule-crystal lattice drive all molecular positioning. In VPI-5, the modulation between wide and narrow regions becomes negligible due to the larger pore diameter, so no ortho-selectivity was observed. The simulations confirm the ortho-selectivity mechanism proposed to aluminophosphates.     

磷酸铝分子筛骨架结构及其稳定性的模拟计算(Ⅱ)──骨架结构中各类键长、键角的取值及其分布

应用晶格能极小化技术计算了19种磷酸铝分子筛的骨架晶格能. 从计算结果发现这些磷酸铝分子筛彼此间的晶格能相差很小,而与磷酸铝致密相块磷铝矿(Berlinite)相差48～127kJ/mol. 据此可以解释磷酸铝分子筛骨架结构的多样性和相似性. XRD数据表明在它们的结构中包含很短的AI－O键(0. 1478nm)、P－O键(0. 1348nm)和很长的AI－O键(0. 1942nm)、P－O键(0. 1678nm),O－T－O键角有大的分布范围(O－AI－O键角为98. 62°～122. 27°和O－P一O键角为92. 36°～122. 86°),平均AI-O一P键角在153°左右,并且具有更大的分布范围(114°～180°). 量子化学AMI计算结果表明,在AI-O一P键角由114°变化至180°而引起的能量改变很小(仅22. 97kJ/mol),当AI一O一P键角为137. 74°时能量最低.     

分子筛中TO4四面体的电荷效应

以AlCl₃和PCl₅与APO-5分子筛气固相反应结果为出发点,应用Pauling静电规则和量子化学计算考察了硅铝分子筛和磷铝分子筛同晶置换反应中的电性因素和能量因素。比较Loewenstein规则和静电规则在分子筛中的应用,得出结论:Loewensteio规则的本质是静电规则,这一规则的内容具有较大的局限性,应扩展为带同种电荷的TO₄四面体不相连规则。量子化学的计算证明了上述结论的正确性。