ZSM-5分子筛的酸性质和乙醇脱水成醚的催化作用研究

用原位红外技术、等温吸附、程序升温脱附、X射线光电子能谱研究了HZSM-5和磷改性的ZSM-5分子筛的酸性质和表面性质,并与催化乙醇制乙醚的活性和选择性进行了关联。结果表明,样品的总酸度与乙醚产率和乙醇转化率有关。磷的掺入使酸度增加,酸强度降低,有利于乙醚产率的提高和抑制副产物乙烯及积炭的生成。     

用碳-14标记化合物研究丁二烯催化剂上的结焦过程

在流动系统中,用碳-14标记化合物研究了丁二烯催化剂上的结焦过程.吸附标记乙醇的升温脱附产物的分析结果表明,吸附态乙醇并不结焦.非标记乙醇与催化剂上的标记焦炭间的交换反应的实验结果,证明在正常反应条件下最初结在催化剂上的焦炭,大部分既不是游离碳,也不是稠环结构.标记乙醛的吸附、脱附和交换实验证明,即使在高达400℃下,催化剂表面上仍可能存有一小部分吸附态的乙醛.由上述结果可以认为,乙醇在催化剂表面上首先生成吸附态乙醛,这种乙醛的一部分转化为丁二烯,一部分随反应时间延长直接地或通过气相逐步缩合成焦炭.     

NO 和 NO2 在 V2O5/AC 催化剂表面的反应行为

 采用程序升温脱附、在线质谱和原位漫反射红外光谱等手段, 比较了 NO 和 NO2 在 V2O5 及 V2O5/AC 催化剂表面的选择催化还原 (SCR) 反应行为. 结果表明, 氨以质子态 NH4+和共价态 NH3 分子两种形态吸附于纯 V2O5 表面, V=O 为氨的主要吸附活性位. 无氧状态下, NO 和 NO2 皆可与吸附于 V2O5 表面的 NH3 反应, 并且 NO2 与吸附态 NH3 的反应活性高于 NO. 但在 V2O5/AC 催化剂表面, 同样在无氧条件下, NO 几乎不与吸附态 NH3 反应, 而 NO2 却可以反应并生成 N2. 在 V2O5/AC 表面, NO 很容易被气相 O2 氧化为 NO2, 然后参与 SCR 反应. 可见, NO2 是 NO 在 V2O5/AC 表面发生 SCR 反应的中间体.     

乙炔在ZSM-5分子筛上的吸附机制及吸附态性质

 在有微量水存在下研究了乙炔在HZSM-5和NaZSM-5上的吸附和脱附. 在80 ℃下, NaZSM-5上乙炔的饱和吸附量约为HZSM-5上的5倍,但在200 ℃以上时吸附的乙炔只有少量可存留于NaZSM-5表面. 这与乙炔在HZSM-5上的较强吸附显著不同. 依据FT-IR对乙炔吸附态的测定,研究了乙炔在ZSM-5分子筛上的吸附机制及吸附态性质. 乙炔与HZSM-5中B酸中心上的水作用形成乙烯醇,后者在升温时变为碳正离子结合在分子筛的 Al-O--Si 上构成强吸附物种. 在NaZSM-5上,乙炔只通过与Na+位上的水作用形成乙烯醇,后者与沸石孔道中的阳离子以静电结合构成弱吸附物种. 与HZSM-5的情况不同, NaZSM-5上的吸附物种在升温过程中被活化前即分解成乙炔脱附.     

乙醇在Mn薄膜／Rh（100）上吸附和分解的研究

应用高分辨电子能量损失谱（HREELS）和热脱附谱（TDS）,研究了Mn薄膜／Rh(100)上乙醇的吸附和分解,提出了表面吸附和分解的反应工,在300K时,蒸镀的Mn在清洁Rh(100)表面上以层层模式生长;在130－300K间,在25mLMn/Rh(100)表面上吸附20L乙醇的TDS结果与乙醇在Rh(100)表面上的结果一致在155K处,脱附出多层凝聚态吸附的乙醇;升温到255K,脱附出H2和CH4,继续升温,出现了与乙醇在R (100)表面上不一致的现象,在470K,同时出现了第2个H2和CH4的脱附峰,在500K,脱附极少量的CO;在950K附近,脱附出大量CO。     

氮在含氧Mo(100)面上的吸附与反应

 用HREELS, AES, LEED和TDS考察了氮在含氧Mo(100)上的吸附和热脱附. 120 K下氮在含氧Mo(100)上吸附时存在着N—N伸缩振动频率2150和1600 cm-1, 分别对应于线式(γ态)和侧位(α态)两种分子吸附态. 升温引起γ态氮的脱附和α态氮的解离. 其中γ态氮的脱附峰温位于155 K, 遵循一级脱附动力学; 由α态解离生成的N原子占据Mo(100)的四重空位(即β态), 并在高于1?150 K的温度重新化合形成氮而脱附. 120 K时,氮的吸附是无序的; 吸附了氮的表面经1100 K退火后生成了有序的c(2×2)-N表面结构.     

浸渍顺序对Ag-Pd/Ce0.8Zr0.2O2催化剂活性及脱附性能的影响

 采用不同的浸渍顺序制备了Ag-Pd/Ce0.8Zr0.2O2双组分催化剂,考察了催化剂对乙醇和CO氧化反应的催化活性,并对催化剂进行了TPD表征. 结果表明,浸渍顺序对催化剂的活性有很大的影响. 共浸渍催化剂的活性最高,其次为先浸渍钯后浸渍银的催化剂,先浸渍银后浸渍钯催化剂的活性最低. 催化剂上CO氧化活性与CO-TPD过程中CO2脱附峰的温度及强度有对应关系. 同时,乙醇氧化活性与C2H5OH-TPD过程中CO2脱附峰的温度有一定的对应关系. 这表明共浸渍催化剂的表面氧物种最活泼,最容易与吸附在催化剂表面的乙醇或CO发生氧化反应. 不同的浸渍顺序影响Ag或Pd的存在状态,共浸渍时有利于氧化态的形成; 但Ag状态的变化与催化剂上乙醇或CO氧化反应的活性没有对应关系.     

H原子在Ru(1121)台阶面上的吸附位和吸附态

利用原子和表面簇合物相互作用的五参数Morse势方法(简称5-MP)研究了H-Ru(1121)台阶面吸附体系,并利用推广的LEPS方法研究了2H-Ru(1121)体系,探讨了表面吸附态之间的相互作用.研究结果表明,H原子在开放的Ru(1121)台阶面表面上的晶胞存在4种不等价的表面三重吸附态.还存在两类与表面有直接扩散通道的内层吸附态.理论分析表明,TDS实验出现的α态是与内层吸附态有强相互作用的强排斥表面吸附态,β态为弱排斥表面吸附态,而γ态为与内层吸附态无相互作用的表面吸附态.实验上将α态归属为四重吸附态的推测没有获得理论结果的支持.     

H原子在Ru(111)台阶面上的吸附位和吸附态

利用原子和表面簇合物相互作用的五参数 Morse势方法 (简称 5 -MP)研究了 H-Ru( 1 1 2 1 )台阶面吸附体系 ,并利用推广的 LEPS方法研究了 2 H-Ru( 1 1 2 1 )体系 ,探讨了表面吸附态之间的相互作用 .研究结果表明 ,H原子在开放的 Ru( 1 1 2 1 )台阶面表面上的晶胞存在 4种不等价的表面三重吸附态 .还存在两类与表面有直接扩散通道的内层吸附态 .理论分析表明 ,TDS实验出现的 α态是与内层吸附态有强相互作用的强排斥表面吸附态 ,β态为弱排斥表面吸附态 ,而 γ态为与内层吸附态无相互作用的表面吸附态 .实验上将 α态归属为四重吸附态的推测没有获得理论结果的支持 .     

NiW/γ-Al2O3加氢催化剂化学吸附性质的研究

采用脉冲色谱法测定了噻吩在硫化态NiW/γ-Al2O3催化剂上化学吸附过程中热力学函数的变化,并与噻吩加氢脱硫(HDS)反应活性进行了关联.结果表明,噻吩在硫化态NiW/γ-Al2O3催化剂上的吸附不能太强,催化剂中的Ni可以降低噻吩在催化剂表面上的吸附强度,增加HDS反应活性中心的数目.从H2在硫化态NiW/γ-Al2O3催化剂上吸附后的程序升温脱附实验结果发现,H2在硫化态催化剂上有两种吸附态,高温脱附所对应的吸附态与HDS反应有关.     

环已胺在沸石分子筛上的吸脱附行为研究

本文以程序升温脱附(TPD)为主要实验手段,对环己胺在5种不同沸石分子筛上的吸脱附行为进行了研究。结果表明,沸石分子筛对环己胺有着较强的吸附作用,不同的沸石分子筛对环己胺的吸附能力受其结构和表面酸性特征的影响而异。有效吸附部位为与沸石分子筛表面酸性有关的弱化学吸附位;环己胺从不同沸石分子筛表面脱附的动力学与晶内扩散有关,其表观脱附活化能分别为:63.6kJ/mol(5A),68.6kJ/mol(13X),20.1kJ/mol(菱沸石),46.9kJ/mol(NaY)和47.3KJ/mol(ZSM-5)。     

丙烯在ZSM-5沸石上齐聚反应的研究 Ⅰ. 模板剂用量对丙烯齐聚反应的影响

考察了不同正丁胺（NBA）模板剂用量合成ZSM-5沸石的物化特性和催化性能。采用XRD、SEM、NH3-TPD和BET等手段对合成样品的物化特性进行了表征。结果表明，模板剂与SiO2摩尔比在0.67～0.22时合成的ZSM-5沸石结晶度高于90%；随着模板剂用量的减少，ZSM-5沸石的平均粒径减小，强酸量也存在相同的趋势。丙烯齐聚反应评价结果显示,模板剂用量对合成ZSM-5沸石的催化活性有显著影响，模板剂与SiO2摩尔比在0.67～0.45之间合成的沸石催化性能较好。     

同晶外延生长法合成MFI型核壳复合分子筛

采用二次热液结晶法,以四丙基氢氧化铵水溶液预处理过的低硅ZSM-5分子筛为晶核,通过调控p H值、水量和晶化时间等二次结晶条件,在晶核上外延生长了高硅ZSM-5壳,制备了MFI/MFI核壳型复合分子筛。通过X射线衍射、扫描电镜、能量色散谱仪、透射电子显微镜、N2吸附-脱附和NH3-程序升温脱附等手段表征了所合成的核壳分子筛的晶体结构、表面形态及核/壳界面,并对它们的结构参数以及酸性进行了初步评估。结果表明,核壳复合分子筛的壳层由多层200 nm的MFI沸石晶粒组成;高硅ZSM-5分子筛壳层的生成,引入了介孔结构,显著增大了外比表面积;同时,核壳结构的形成降低了复合分子筛酸性和外表面的酸密度,但增加了弱酸量。当二次晶化母液p H值为8.5,H2O/SO2物质的量比为30,晶化时间为24 h时,高硅分子筛壳层更易可控生长。     

不同形貌ZSM-5分子筛的合成及苯-乙醇烷基化反应性能

采用水热法制备了环状、薄片、类球状聚集体和小晶粒4种不同形貌和尺寸的纳米ZSM-5分子筛,用XRD、SEM、BET和NH3-TPD对所合成分子筛进行了表征,并考察分子筛形貌对苯和乙醇烷基化性能的影响。实验结果表明：在相同的硅铝比下,不同形貌的分子筛具有相似的弱酸峰强度,短b轴和中空结构的存在会降低分子筛的强酸峰强度,分子筛的强酸峰强度直接影响烷基化性能;分子筛颗粒形貌对催化烷基化性能有较大影响,四种形貌分子筛催化苯和乙醇烷基化性能优劣顺序为：薄片ZSM-5>环状ZSM-5>类球状团聚体ZSM-5>小晶粒ZSM-5。其中,具有薄片结构的H-ZSM-5分子筛在烷基化反应过程中表现出最佳的催化性能。综合对比结果表明：较低的强酸强度、较大的比表面积和孔容、较多的直形孔道占比下,分子筛的烷基化性能最佳,产物乙苯的选择性越高。     

分子筛在乙醇脱水氨化反应中的一些催化行为

研究了常压、300～400℃温度范围内在分子筛作用下乙醇和氨的脱水胺化反应,用IR和TPD技术表征其表面酸性。发现分子筛窗口和孔道减小时,二乙胺和三乙胺生成量下降,氢型和碱金属阳离子交换的ZSM-5具有明显的择形作用。乙醇转化率与分子筛表面酸量有关。分子筛上的L酸中心可能是脱水氨化反应的主要活性中心。分子筛上的B酸中心似乎对副反应更有利。     

Ethanol, acetic acid, and water adsorption from binary and ternary liquid mixtures on high-silica zeolites

Adsorption isotherms were measured for ethanol, acetic acid, and water adsorbed on high-silica ZSM-5 zeolite powder from binary and ternary liquid mixtures at room temperature. Ethanol and water adsorption on two high-silica ZSM-5 zeolites with different aluminum contents and a high-silica beta zeolite were also compared. The amounts adsorbed were measured using a recently developed technique that accurately measures the changes in adsorbent/liquid mixture density and liquid concentration. This technique allows the adsorption of each compound in a liquid mixture to be measured. Adsorption data for binary mixtures were fit with the dual-site extended Langmuir model, and the parameters were used to predict ternary adsorption isotherms for each compound with reasonable accuracy. In ternary mixtures, acetic acid competed with ethanol and water for adsorption sites and reduced ethanol adsorption more than it reduced water adsorption.     

FTIR Studies on NO Adsorption on [Co+Mg(Sr)]/ZSM-5

IntroductionThe FTIR spectroscopy of NO adsorption on[Co +Mg(Sr) ]/ZSM- 5 has not been fullyelucidated yet.Previous researchers working onNO adsorption over Co/ZSM- 5 stated that thebands at 1 81 0 and 1 890 cm-1are due to dinitrosylspecies adsorbed on Co2 +[1] ,while the band at193 5 cm-1is attributable to mononitrosyl species.Aband near1 85 8cm-1(w) may be attributable tothe species of Co3O4 —NO[2 ] .Further,Zhu etal.[2 ]reported the bands at1 81 3 ,1 896 and1 93 9cm-1assigned to …     

Application of quasi-equilibrated thermodesorption of hexane and cyclohexane for characterization of porosity of zeolites and ordered mesoporous silicas

Quasi equilibrated temperature programmed desorption and adsorption (QE-TPDA) of hexane and cyclohexane was applied for characterization of zeolites 5A, ZSM-5, 13X, Y, NaMOR and ordered mesoporous silicas MCM-41, MCM-41/TMB, SBA-15 and HMS. Similar QE-TPDA profiles of hexane and cyclohexane with a single desorption maximum were observed for the wide pore zeolites. No adsorption of cyclohexane for zeolite 5A and a single desorption maximum for ZSM-5 were found, while two-step desorption profiles of hexane were observed for these zeolites. Similar values of the adsorption enthalpy and entropy of hexane and cyclohexane were obtained by fitting the Langmuir model functions for the zeolites X and Y. For NaMOR and ZSM-5 larger differences in these parameters were found. A single desorption peak found at low temperatures in the QE-TPDA profiles of hexane and cyclohexane for the studied silicas was attributed to the multilayered adsorption on their mesopore surface. The adsorption isobars calculated from the thermodesorption profiles were fitted with the BET function. This way values of the specific surface area and the adsorption heat were calculated. Additionally values of the initial heat of adsorption were found by fitting the Henry’s law to the high-temperature sections of the linearized isobars. The largest deviations from the BET and Henry functions and the largest values of the adsorption heats found for SBA-15 indicated the greatest heterogeneity of the adsorption sites on its surface.     

On the possibility of the detachment of hydrogen as a result of electron capture by a Broensted center on zeolites

The structure and reactivity of the radical anion center in ZSM-5 zeolite were studied by the density functional theory method. It was shown that the interaction of the hydrogen zeolite form with adsorbed olefins and aromatic hydrocarbons could be accompanied by electron transfer from hydrocarbon molecules to the Broensted acid center with the formation of a radical anion fragment. The radical anion fragment formed is unstable, which contributes to the probability of the exothermic process (ΔE = ?21 kcal/mol) of atomic hydrogen detachment with the activation energy not exceeding 10–12 kcal/mol. The atomic hydrogen split off can initiate hydrocarbon transformations, and such a radical anion center can play the role of a catalytic activity carrier on acid zeolites.     

Synthesis and Characterization of ZSM-5/β Co-Crystalline Zeolite

ZSM-5/β co-crystalline zeolites with different content of ZSM-5 have been synthesized by adding different amount of ZSM-5 to the synthetic system of β zeolite with NaAlO2, silica sol as the source of aluminum and silica, respectively, and TEA as the template under controlled condition of the synthesis. The ZSM-5/β co-crystalline zeolite was studied by XRD, SEM, BET and NH3-TPD. The reaction activity of toluene alkylation was investigated with a mixture of toluene-methanol as the feedstock in a pulse micro-reactor over the ZSM-5/β co-crystalline zeolite. It is found that ZSM-5/β co-crystalline zeolite has two kinds of zeolite structure including ZSM-5 and β zeolite, not in the form of a physical mixture. The pore structure of ZSM-5/β co-crystalline zeolites is different from that for β zeolite, ZSM-5 and their physical mixture. In addition, the peaks of both high and low temperature desorption of ammonia over the ZSM-5/β co-crystalline zeolite shift 23 ℃ to lower temperatures and the acid amount of its strong acid is 3% more than the physical mixture. So the ZSM-5/β co-crystalline zeolite produces the highest content of xylene, which is 10.4% higher than the physical mixture. And the ZSM-5/β co-crystalline zeolite has better selectivity for toluene alkylation and weaker de-methylation than β zeolite, ZSM-5 and their physical mixture.