无定形硅铝负载镍催化剂上乙烯齐聚反应的活性位点结构鉴定

镍(Ni)基催化剂在低碳烯烃聚合领域具有重要的地位,也是该领域研究的热点.自Johnson等报道(J.Am.Chem.Soc.,1995,117,6414–6415)二亚胺配体络合的Ni(Ⅱ)催化剂可有效降低烯烃聚合度,降低产物中非线性烯烃的选择性,甚至可以生成α-烯烃以来,掀起了Ni基催化剂在烯烃聚合领域的研究热潮.从均相到负载型多相Ni基催化剂,从载体类型到配体性质,从Ni纳米粒子的粒径调控到金属表面价态,关于Ni活性中心的研究工作一直存在争论.本课题组之前研究结果表明,曾明确了无定形硅铝(ASA)载体负载的Ni催化剂,经惰性气氛(N2)预处理得到的一价Ni是烯烃齐聚反应的主要活性中心(J.Chem.Soc.Chem.Commun.,1991,126–127).本文进一步深入研究了不同Al2O3含量的ASA载体上Ni活性位点的结构及其在乙烯齐聚反应中的活性.27Al NMR结果表明,催化剂中的铝存在三种配位方式,分别为AlⅣ、AlⅤ和AlⅥ,其中AlⅣ含量随Al2O3含量的增加而增加.载体中铝配位方式的不同,导致其表面金属负载的金属Ni活性位点所处的结构亦不同.原位FTIR-CO和H2-TPR实验结果表明,催化剂表面存在两种不同结构分布的Ni位点,分别是接枝在弱酸性硅醇上的Ni2+阳离子和Si?(OH)?Al桥式羟基离子交换位置的Ni2+阳离子.多数研究者认为,位于离子交换位置处孤立的Ni阳离子是反应的活性中心.然而,近期有研究者提出负载在酸性硅烷醇表面孤立的Ni2+阳离子为反应的活性中心物质.本文研究发现,随着Al2O3负载量的降低,处于离子交换位置处的Ni2+离子含量逐渐减少,而处于硅醇缺陷位点处的Ni2+离子含量则逐渐增多.原位FTIR-CO分析结果表明,处于硅醇缺陷位点处的Ni2+离子物种在惰性气氛中更易于转化为活性中心Ni+.相应的催化反应结果表明,相比于离子交换位置的Ni2+物种,具有与硅醇缺陷位点相连的Ni2+离子结构更有利于表现出更高的乙烯齐聚化活性.由此可知,处于硅醇缺陷位点的Ni2+物种是乙烯齐聚反应的活性中心的前驱体.本文进一步研究了硅醇缺陷位点处的Ni2+离子物种更易于转化为活性中心Ni+的原因.H2-TPR结果表明,相比于离子交换位置的Ni2+物种,处于硅醇缺陷位点的Ni2+物种与载体之间的相互作用力更弱.C2H4-TPD结果进一步表明,具有这种相对较弱的金属载体间作用力结构的催化剂对反应物C2H4分子的吸附作用力相对更强,吸附量也相对增多,因此其乙烯齐聚的催化性能更优.本研究结果对理解活性中心结构和合理设计催化剂提供参考.     

基于分子筛模板的银/硅铝无定形结构复合材料的合成及光谱性质

利用硅铝无定形结构作为保护层的银纳米颗粒在杀菌和催化领域具有重要应用. 银纳米颗粒的形貌控制是其优异性能的重要保证, 尤其是具有规则结构的银纳米颗粒的合成一直是该领域的难点. 本文以亚稳态结构的硅铝分子筛作为模板, 在室温条件下采用离子交换方法, 通过调整银离子的含量和离子交换时间, 控制银在分子筛中的分布和含量, 在还原剂N(C₂H₅)₃存在下, 通过微波还原反应获得了不同银/硅铝无定形结构比例的复合材料. 透射电子显微镜测试结果表明, 不同比例的前驱体经微波法还原后, 小尺寸的银纳米颗粒可以分布在无定形的硅铝基质中; 当增大银的比例后, 银纳米颗粒则出现项链式结构, 并且由无定形硅铝薄层链接并包裹. 这类结构既具有银纳米颗粒的催化性能, 同时又在硅铝薄层的保护下表现出良好的稳定性, 在杀菌和催化领域具有广泛的应用前景.     

无定形硅铝载体的酸性对费托蜡加氢裂化反应中柴油选择性的影响

利用逐梯度铵交换处理的方法合成了三个织构性质相似、酸性不同的无定形硅铝载体,并通过XRD、N₂吸附-脱附、NH₃-TPD、Py-FTIR和NMR等手段对载体的物化性质进行了研究。经等体积浸渍负载贵金属Pt,制成加氢裂化催化剂,以费托蜡加氢裂化生产柴油为探针反应,研究了无定形硅铝载体的酸性与柴油选择性之间的构效关系。结果表明,柴油选择性主要与载体的B酸性质有关,受L酸的影响很小;催化剂载体的强B酸含量与柴油选择性成相反关系,载体强B酸的含量越低,柴油选择性越高;催化剂Pt/B-1具有相对最高的柴油选择性,在反应压力7.0 MPa,H₂/wax（volume ratio）=1 000：1,LHSV=1.0 h^-1,温度为370℃的条件下,C₂₂₊转化率为62.52%时,对柴油的选择性达87.12%,具有比文献报道及商业化无定形硅铝载体ASA制备的催化剂Pt/ASA相对更高的活性和柴油选择性。     

低硅铝比ZSM-5分子筛的合成及其正庚烷裂化反应性能

以氨水为矿化剂,通过添加NH₄⁺离子水热合成了具有较低骨架硅铝比的ZSM-5分子筛。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、固体核磁共振(MAS-NMR)等表征手段,研究了硅源、铝源、矿化剂、阳离子等对ZSM-5分子筛的结晶度、形貌尺寸和骨架硅铝比等的影响,研究了ZSM-5分子筛的骨架硅铝比对正庚烷催化裂化反应的影响。研究表明,投料硅铝比越低,铝原子越难进入到分子筛骨架中;当氨水为矿化剂、正硅酸四乙酯为硅源时可以合成骨架硅铝比较低的氢型ZSM-5分子筛,添加NH₄⁺离子可以增强骨架铝的嵌入,进一步降低分子筛的骨架硅铝比(24.2)。正庚烷裂化反应结果表明,降低分子筛的骨架硅铝比可以提高正庚烷裂化反应的活性,但会降低低碳烯烃的选择性。     

铌硅铝磷分子筛的合成及催化酯化性能研究

合成了铌硅铝磷分子筛NbSAPO-5催化剂,并对其进行了XRD、BET表面吸附、ICP、SEM、NH3-TPD吸附表征,结果表明所合成的分子筛具有AFI的晶体结构;考察了催化剂对合成丙酮酸甲酯反应的催化酯化活性,表明Nb的引入使双功能催化剂的氧化和酯化功能更趋平衡,在改善酯化能力的同时,也使得酸酯总收率大大提高．     

纳米富铝β沸石的合成与表征

以低硅铝比焙烧后的硅铝胶固体为初始原料,在含F-近中性与低含水量体系下晶化合成出相对高结晶度的纳米富铝β沸石。实验考察了合成条件、硅铝胶焙烧对晶化产物的影响和晶化过程中Al配位状况变化,并采用XRD、XRF、SEM/TEM2、7AlMAS NMR物化方法对晶化产物进行表征。结果表明,含F-离子、H2O/SiO2摩尔比为2.4～6.0以及高温焙烧硅铝胶有利于合成高结晶度的纳米富铝β沸石;硅铝胶固体焙烧后能产生易于转化为β沸石晶核的Al四配位结构,而部分六配位Al在晶化过程中缓慢溶入β沸石晶核中而最终生成纳米富铝β沸石。     

铝镓取代的钨硅杂多配合物位置异构体的合成表征及催化性能

合成了通式为Ｋ５－ｎＨｎ［α－，βｉ－ＳｉＷ１１Ｍ（Ｈ２Ｏ）Ｏ３９］·ｘＨ２Ｏ（Ｍ＝Ａｌ，Ｇａ，βｉ＝β１，β２，β３）的八种异构体。通过元素分析、红外光谱和紫外光谱、极谱和循环伏安、２７Ａｌ和１８３Ｗ核磁共振、Ｘ光电子能谱等方法进行了表征。所合成的各异构体在催化以Ｈ２Ｏ２为氧化剂的顺丁烯二酸环氧化反应中，β３异构体具有最高的催化活性     

介孔硅铝材料上合成水杨酸甲酯的研究

与传统合成水杨酸甲酯的工艺不同,采用碳酸二甲酯(DMC)作为酯化试剂与水杨酸反应制备了水杨酸甲酯.反应所使用的催化剂是一系列不同硅铝比的介孔L硅铝化合物.结果表明,碳酸二甲酯是一种很好的酯化试剂,所合成的介孔硅铝化合物对此酯化反应是高效的催化剂.SA转化率可以达到98.6%,MS选择性可以达到77.0%,并且还发现水杨...     

HZSM-5型分子筛硅铝比对一步法合成二甲醚的影响

以Cu/Zn/Al(摩尔比为6∶3∶1)甲醇合成催化剂与HZSM-5型分子筛混合,制备了一步法二甲醚合成催化剂。通过改用三种不同Si/Al摩尔比（摩尔比为25、38和50）的HZSM-5型分子筛,考察了催化剂中脱水组分（HZSM-5分子筛）的酸性对二甲醚合成的影响。结果表明,随着催化剂Si/Al摩尔比的降低,分子筛的酸性增强,使得CO单程转化率提高。当催化剂Si/Al＝38时,CO对二甲醚的选择性最高,可达到68.13％,其次是催化剂Si/Al＝50,选择性最差的是Si/Al＝25的催化剂。在553 K、 3 MPa和4 000 h－1的条件下,Si/Al＝25和Si/Al＝38的催化剂CO单程转化率和DME的选择性接近一致。在此条件下,两者的时空产率达到试验的最大值,分别为0.38 gDME/(gcat·h)和0.36 gDME/(gcat·h),在试验范围内,一步法合成二甲醚催化剂最佳的Si/Al摩尔比为25。     

高水热稳定的有序介孔硅铝分子筛的合成与表征

将焙烧后的SBA-15先后置于微孔BEA沸石前驱体的稀释液和甘油中进行两次高温再结晶, 成功地合成了高度有序的介孔硅铝分子筛MSAMS-4, 并用XRD, TEM, FTIR, NMR和氮气吸脱附等手段对其进行表征. 水热稳定性实验结果表明, 将MSAMS-4 在100 ℃的沸水中处理120 h或在800 ℃的高温蒸气中处理6 h后, 其有序介孔结构仍然保持得相当完好.     

丁烯-2在HZSM-5分子筛上的齐聚反应

在温度为210~300℃、压力为3~5 MPa、LHSV为0.5~1.5 h-1的条件下,用连续固定床反应器,考察了丁烯-2在HZSM-5上的齐聚反应.结果表明:丁烯-2在HZSM-5分子筛上的反应类型和产物中高碳烯烃的含量与温度、压力及空速有关.反应温度在300℃以下,反应产物主要是烯烃,其结构显示择形催化的特点.HZSM-5分子筛的酸性对齐聚反应的活性和选择性有一定影响,低硅铝比的HZSM-5有较高的活性和高碳烯烃的选择性.     

NBMAS，AIMCM-41，无定形硅铝和HZSM-5催化裂化性能的比较研究

选取NBMAS（nanometer bimodal mesoporous aluminosilicate，简称为 NBMAS），AlMCM-41，无定形硅铝和HZSM-5几种不同孔结构的硅铝催化剂为研究对 象，以1，3，5-三异丙苯和异丙苯的裂解为探针反应，对其在不同反应温度下和经 水蒸气老化前后的催化裂化性能进行了对比研究。实验结果表明：1.反应物无论是 在新鲜的还是在老化后的催化剂上的裂化转化率均随反应温度的升高而升高；2.1 ，3，5-三异丙苯和异丙苯的裂化产物分布随着反应温度的升高呈规律性变化；3. 比较老化前后分子筛的裂化活性，其它催化剂的裂化活性大大下降，而NBMAS则呈 现出较好的裂化活性及稳定性；4.所选介孔催化剂与HZSM-5对比研究表明：酸性强 的HZSM-5对异丙苯的裂解表现出了较好的裂化活性，而对1，3，5-三异丙苯的裂解 则活性较低。     

裂解汽油中C_4和C_5异构烯烃的分析

介绍了一种适于沸点范围从初馏点到２１０℃的裂解汽油中Ｃ４和Ｃ５异构烯烃的分析方法——以两根单柱分析系统的数据为基础,经关联计算进行定量。它具有操作简便、移植便利、分析结果重复性好、提供的信息全面等特点,满足了实际应用分析的要求。     

Catalytic Cracking of Naphtha to Light Olefins

A catalytic process that produces light olefins from naphtha was developed to improve the yield of the conventional steam cracker. In laboratory-scale tests, a newly developed zeolite-based catalyst at a reaction temperature of 650°C produced an ethylene-plus-propylene yield of about 60%, which is about 10% higher than the conventional process operated at around 820°C. A feasibility study carried out for a catalytic cracking process using the developed catalyst, that cracks 3000 tons-naphtha/day, indicated an energy saving of about 20% compared with the conventional process.     

全二维气相色谱-飞行时间质谱对催化裂化汽油的定性与定量分析

采用全二维气相色谱-飞行时间质谱(GC×GC-TOF MS)对催化裂化汽油全馏分进行了定性与定量分析,建立了相应的分析方法.结果表明,汽油族组成中的烷烃、烯烃、环烷烃、芳烃在全二维点阵谱图中呈分区域、带状的分布特点.GC×GC-TOF MS根据催化裂化汽油组分内分子的沸点及极性差异对其进行两个维度分离,极大地避免了普通色谱法分析过程中沸点相似化合物共流的弊端,实现催化裂化汽油组分的精确分离和准确定性分析.通过引入响应因子,修正了不同性质的烃类在电离源上电离效率的差异,使得TOF对催化裂化汽油族组成的定量结果与普通气相色谱法的定量结果的相关性较好,且应用GC×GC-TOF MS方法获得了催化裂化汽油更为精确的族组成信息.GC×GC-TOF MS为催化裂化汽油精确表征提供了一种有效方法.     

炼油厂催化裂化装置管道气体中氰化物含量的测定

提出了炼油厂催化裂化装置管道气体中氰化物含量的测定方法。优化的采样条件为:在前两个吸收瓶中各装入6mol·L-1氢氧化钠吸收溶液50mL;在第一个吸收瓶中加入碳酸镉;吸收的烟气体积不大于0.1m3;气体流量为2.0~2.5L·min-1。优化的蒸馏条件为:在蒸馏瓶中加入100g·L-1乙二胺四乙酸二钠溶液10mL,在接收瓶内加入40g·L-1氢氧化钠溶液10mL作为吸收液。方法用于吸收后样品的分析,加标回收率在81.7%~92.0%之间。     

用气相色谱/质谱法分析醚化后催化裂化轻汽油中的醚及相关烯烃

用气相色谱／质谱联用仪对醚化工艺过程中醚化前后的催化裂化轻汽油组成进行了定性定量分析。由定性结果分析汽油中的活泼烯烃和生成醚的类型,由定量结果分析活泼烯烃转化成醚后的量的变化情况及生成醚的多少。最终鉴定出６种烯烃参与了醚化过程,生成了４种醚。经查证,这些醚对提高汽油辛烷值均有贡献。     

Purification Influence of Synthesis Gas Derived from Methanol Cracking on the Performance of Cobalt Catalyst in Fischer-Tropsch Synthesis

1. Introduction Fischer-Tropsch synthesis (FTS) has gained in- dustrial attention for converting synthesis gas to high- boiling points waxes that can be further converted to sulfur-free motor fuels by hydrogenation or hydroc- racking as alternative resour…     

正庚烷在HZSM-5催化剂上的催化裂解行为

以正庚烷为轻质直馏石脑油中烷烃的模型化合物,研究了它在HZSM-5催化剂上的裂解反应,并与1-庚烯裂解反应进行了对比,考察了水热处理和载体性质对裂解反应的影响.结果表明:正庚烷裂解产物中的氢气、甲烷和乙烷等小分子烷烃的含量远高于1-庚烯裂解的情况,推测主要由烷烃独特的单分子裂解路径造成,并且液化气(LPG)中丙烯、丁烯等低碳烯烃含量低;催化剂经水热处理后,酸量急剧减少,并且强B酸(Bronsted acid)的相对含量减少,导致催化剂的活性显著降低,氢转移反应减少,裂化气中烯烃度显著提高.同时,产物中C3/C4的摩尔比降低,推测裂解反应中单分子路径的几率减少.载体对于正庚烷的裂解反应行为也有较大的影响,载体中L酸(Lewis acid)的存在,对于正庚烷的转化有促进作用,提高了双分子裂解路径在初始反应中所占的比例.总体来说,与烯烃分子相比,烷烃具有较低的反应活性和烯烃选择性,因此对于在分子筛类催化剂上的催化裂解反应以生产低碳烯烃来说,并不是一种理想的原料.     

催化裂化汽油中硫化物类型分布的气相色谱-硫化学发光检测的方法研究

采用气相色谱-硫化学发光检测器(GC-SCD),建立了催化裂化汽油(FCC汽油)中各种硫化物类型分布的分析方法。考察了色谱条件对催化裂化汽油中各种硫化物分离的影响,定性了某催化裂化汽油中的58个硫化物。采用该方法,硫化物中的硫在其质量浓度为0.5~800.0 mg/L时,其峰面积与质量浓度呈较好的线性关系,相关系数达0.999,其响应与硫化物的类型无关。FCC汽油中几种主要硫化物(噻吩、正丁硫醇、2-甲基噻吩、3-甲基噻吩、2,4-二甲基噻吩)的浓度测定值的相对标准偏差(RSD)均小于5.0%。当信噪