碳四烃在改性HZSM-5分子筛上芳构化研究

研究了炼厂混合C_4烃在Zn、Ga、Cr、La改性的HZSM-5分子筛催化剂上的芳构化反应,采用TPD和IR测定了催化剂的表面酸性质。结果表明,用Zn(3%)和Zn(2%)Ga(1%)改性的HZSM-5分子筛具有较好的芳构化性能;各改性HZSM-5分子筛催化剂芳构化性能变化与表面酸性有关,总酸量下降,芳构化活性下降,强B酸中心减少,深度裂解反应减少;Zn的单组分和双组分改性的HZSM-5分子筛催化剂芳构化活性的增高与表面强L酸浓度增加和吡啶吸附IR谱中的1615cm~(-1)吸收峰出现有关。     

阳离子改性HZSM-5沸石上低碳醇转化为芳烃

低碳醇等含氧化合物能在HZSM-5上选择转化为汽油和芳烃.HZSM-5用某些阳离子改性可提高甲醇和乙醇的芳构化活性.本文研究了阳离子改生HZSM-5沸石的酸性质变化与低碳醇芳构化反应性能之间的关系. 1.催化剂制备:将直接法ZSM-5原粉制成氢型(HZ),SiO_2/Al_2O_3为37.再用离子交换法进行改性,制得Cu,Zn,Cd,Mn和Ga改性沸石,代号和金属含量(％)分     

Zn物种对乙烯芳构化反应过程的影响（英文）

分别采用离子交换法和物理混合法制备了不同Zn含量的ZSM-5分子筛催化剂,采用X射线衍射、扫描电子显微镜、N2物理吸附、氨程序升温脱附、吡啶红外吸附光谱、紫外-可见光谱和X射线光电子能谱等技术研究了催化剂的结构、表面性质及Zn物种种类,探讨了Zn物种存在状态对乙烯芳构化反应的影响.结果表明,引入到HZSM-5中的Zn物种包括三种状态,即Zn O晶体、存在于分子筛孔道中的Zn O团簇以及Zn和分子筛质子酸中心通过固相反应生成的Zn(OH)+物种;不同的制备方法显著影响Zn物种的分布.比较了制备方法和Zn含量对ZSM-5分子筛催化剂在乙烯芳构化反应中性能的影响,发现Zn(OH)+物种是芳构化的主要活性中心,同时ZnO物种的存在有助于乙烯制芳烃反应的发生.     

Mo/HZSM-5催化剂上甲烷无氧芳构化反应——HZSM-5分子筛脱铝的影响

采用两种不同的脱铝方法对HZSM-5分子筛进行了预处理,并利用MAS NMR和吸附吡啶的FT-IR对分子筛的结构和酸性质进行了表征,考察了分子筛的脱铝程度对Mo基催化剂上甲烷芳构化反应性能的影响.结果表明,HZSM-5分子筛的酸性过强或B酸量不足,均会导致催化剂严重积炭,但积炭成因不同.母体HZSM-5分子筛上的强B酸中心的存在可促使催化剂上反应中间物种深度脱氢,造成催化剂在反应过程中严重积炭.经水热处理的HZSM-5分子筛,骨架铝脱出严重,造成B酸活性中心不足以及部分微孔阻塞,不利于C2中间物种芳构化,导致芳烃选择性显著降低.经高温N2处理的HZSM-5分子筛,骨架铝脱出相对缓和,在消除母体分子筛上强B酸中心的同时,保留了较多的弱B酸中心,既可满足C2中间物种芳构化反应的需要,又可有效抑制催化剂积炭,导致甲烷芳构化反应性能显著改善.     

分子筛的酸处理对Mo/HZSM-5催化甲烷无氧芳构化反应性能的影响

 采用HNO3溶液对HZSM-5分子筛进行预处理,并以处理后的分子筛为载体制备了Mo/HZSM-5 催化剂. 结果表明,改性的Mo/HZSM-5催化剂在甲烷无氧脱氢芳构化反应中表现出很好的稳定性,显著地抑制了积炭物种在催化剂表面的形成. SEM,XRD和1H MAS NMR等表征结果表明,酸处理在一定程度上降低了HZSM-5分子筛的结晶度,使部分Al物种脱离骨架结构,迁移到骨架外形成新的表面Al羟基,从而使HZSM-5分子筛上B酸中心的数目明显减少. 未经改性的Mo/HZSM-5催化剂表面,平均每个晶胞中有1.12个B酸位,而改性的Mo/HZSM-5催化剂表面,平均每个晶胞中仅有0.88个B酸位. 这表明过多的酸性位存留在催化剂上会引起积炭的生成,降低催化剂的稳定性.     

Zn物种对乙烯芳构化反应过程的影响

分别采用离子交换法和物理混合法制备了不同Zn含量的ZSM-5分子筛催化剂,采用X射线衍射、扫描电子显微镜、N2物理吸附、氨程序升温脱附、吡啶红外吸附光谱、紫外-可见光谱和X射线光电子能谱等技术研究了催化剂的结构、表面性质及Zn物种种类,探讨了Zn物种存在状态对乙烯芳构化反应的影响。结果表明,引入到HZSM-5中的Zn物种包括三种状态,即ZnO晶体、存在于分子筛孔道中的ZnO团簇以及Zn和分子筛质子酸中心通过固相反应生成的Zn(OH)+物种;不同的制备方法显著影响Zn物种的分布。比较了制备方法和Zn含量对ZSM-5分子筛催化剂在乙烯芳构化反应中性能的影响,发现Zn(OH)+物种是芳构化的主要活性中心,同时ZnO物种的存在有助于乙烯制芳烃反应的发生。     

不同金属改性HZSM-5催化剂的甲醇羰基化反应性能

以具有酸性特性的HZSM-5分子筛为载体,结合金属本身具有的羰基化活性,可以更好的提高羰基化反应效率。采用负压沉积沉淀法对HZSM-5催化剂进行Pt、Pd、Cu、Au、Zn改性,制备不同酸度的催化剂。利用X射线衍射、NH₃程序升温脱附、吡啶吸附FTIR、N₂吸附-脱附和X射线荧光分析研究了不同金属对催化剂物理化学性质及不同负载型HZSM-5催化剂对甲醇羰基化产物的分布和产率的影响。结果表明,不同金属的引入对HZSM-5催化剂的比表面积、孔径和孔体积影响较小,但明显地改变了催化剂表面的酸强度。Pt、Au、Zn和Cu改性后的催化剂更有利于甲醇羰基化反应的进行,其中Cu/HZSM-5催化剂在400℃的甲醇转化率高达90.2%,比HZSM-5催化剂的甲醇转化率高12%,但目标产物的选择性比Pt/HZSM-5及Au/HZSM-5的低。总的来看,金属的引入改变了催化剂表面Brønsted酸（B酸）和Lewis酸（L酸）中心的数量,甲醇的转化率随总酸量的增加而增加,催化剂表面B酸与L酸的比例在0.3~0.5时,催化剂表现出更好的羰基化作用。     

焙烧温度对镧改性HZSM-5表面性质及乙醇脱水制乙烯反应性能的影响

采用浸渍法将稀土金属La负载在HZSM-5分子筛上,考察了在450~600℃范围内焙烧温度对La改性HZSM-5(La/HZSM-5)表面性质及催化乙醇脱水制乙烯性能的影响。X射线衍射和N2吸附-脱附分析分别表明焙烧温度对La/HZSM-5的晶体结构和孔结构影响不大,而NH3程序升温脱附测试则表明随着焙烧温度的升高La/HZSM-5的表面酸量和酸强度均有明显下降的趋势,相应的催化性能测试表明催化剂的活性和寿命也随之下降,这可归结于不同焙烧温度下La物种形态差异的结果。以450℃下焙烧制备的3%La/HZSM-5为优选催化剂,在最佳的反应条件下,其单程使用寿命可达108天。     

正丁烷在Au,Zn组合改性纳米HZSM-5上的催化转化

采用沉积沉淀和浸渍法制备了Au-Zn组合改性HZSM-5催化剂.并且对比研究了HZSM-5,Au/HZSM-5,Zn/HZSM-5和Au-Zn/HZSM-5催化剂的性质和催化性能.采用UV-Vis和XPS表征揭示出Au-Zn/HZSM-5催化剂中Au物种与Zn物种的相互作用.正丁烷探针反应结果表明,在Zn/HZSM-5催化剂中引入Au有效地提高了正丁烷的脱氢芳构化性能,同时抑制了正丁烷在Zn活性中心上的氢解副反应.在相同条件下,与Zn/HZSM-5催化剂相比,正丁烷转化率由49.1%增加到70.8%,烯烃和芳烃产物总选择性由57%增加到61.98%,干气的选择性由31%降低至28.4%.上述结果表明,Au-Zn/HZSM-5催化剂在轻烃芳构化反应中具有良好的催化性能.     

A New Way to Obtain Mo/HZSM-5 Catalyst with High Activity and Selectivity for Methane Dehydro-aromatization 一种制备高活性和高稳定性甲烷无氧芳构化Mo/HZSM-5的新方法

 采用气相化学沉积法对HZSM-5分子筛的外表面进行选择性修饰,然后将它作为载体制备Mo/HZSM-5 催化剂,并应用于甲烷无氧脱氢芳构化反应. 改性的催化剂比未改性的催化剂表现出更好的甲烷转化活性、芳烃选择性和稳定性,明显地抑制了积碳的生成. 利用核磁氢谱对催化剂进行了表征. 在未经改性的Mo/HZSM-5催化剂表面,平均每个晶胞中含有1.12个B酸中心, 而在改性后的催化剂表面,平均每个晶胞中只有0.61个B酸位. 说明在甲烷无氧芳构化反应中,少量的B酸中心即可达到反应要求,过多的酸性位只会导致更多积碳物种的生成,从而加快催化剂失活速度,降低其稳定性.     

含氧化铝Zn/HZSM-5催化剂芳构化反应性能的研究

考察了在含氧化铝载体条件下,不同Zn负载量改性后HZSM-5催化剂的MTA反应性能。采用BET、XRD、PyFTIR、NH3-TPD和H2-TPR等分析手段对催化剂进行表征。实验结果表明,氧化铝载体的加入使得HZSM-5催化剂产生了介孔并且增强了Zn物种在催化剂表面的稳定性;Zn物种的加入破坏了HZSM-5分子筛的骨架结构、改变了催化剂表面酸性;此外,Zn物种的加入可以促进MTA过程脱氢反应的进行,中间产物烯烃的后续芳构化过程受到抑制;在实验的考察范围内,当Zn负载量为0.5%(质量分数)时,芳烃(C6~11)收率存在最大值21.0%(质量分数);甲醇的芳构化能力会受到生焦的抑制,然而,再生后的催化剂呈现更高的芳烃收率。     

Enhanced Stability of Mo-Promoted Zn/HZSM-5 Catalyst for Methanol to Aromatics

A Mo-promoted Zn/HZSM-5 catalyst was prepared by isometric impregnation method (IM). The physicochemical properties of catalysts were characterized by X-ray diffraction, registration of N₂ adsorption-desorption isotherms, transmission electron microscopy, NH₃ temperature-programmed desorption and IR spectroscopic study of pyridine adsorption. The results show that by doping zeolite with Mo species it is possible to tune the microstructures, acidity and crystallinity of the catalyst. Additionally, it was found that the 1%Mo(IM)–5%Zn(IE)/HZSM-5 catalyst had a high catalytic activity and stability for methanol to aromatics (MTA) reaction. The yield of aromatics reached 77.3% at 450°C and TOS = 3 h. When the TOS = 98 h, the yield of total aromatics remains at a 60.4% level. The lifetime of catalysts was influenced by the synergetic effect of Brønsted and Lewis acid sites, so the modification with Mo may bring an opportunity to prolong the lifetime of Zn/HZSM-5 catalyst in the MTA reaction. The metal components are sintered and lost in continuous reaction-regeneration cycles. Accordingly, the activity of deactivated catalyst cannot be completely restored to the initial level.     

用于乙烯芳构化反应的Zn/HZSM-5催化剂失活机制研究

采用浸渍法制备了Zn负载量（质量分数）分别为1%、2%、3%的Zn/HZSM-5分子筛催化剂,通过XRD、N₂吸附-脱附、NH₃-TPD、Py-FTIR、XPS、TG-DTA等技术,系统考察Zn/HZSM-5分子筛在乙烯芳构化反应的失活机制。结果表明,积炭是催化剂失活的主要原因,HZSM-5中Zn的添加在较大程度上抑制了催化剂的积炭行为;低Zn含量时催化剂失活缓慢,但Zn含量较高时,由于催化剂比表面积和孔体积极剧下降,催化剂失活加剧。反应过程中,分子筛上Zn物种存在迁移和流失行为,迁移行为体现为催化剂表面Zn的富集和相对比例的变化;Zn流失速率在不同反应阶段保持恒定,但受到Zn含量的影响,Zn含量越高、流失速率越大。外表面ZnO是分子筛催化剂Zn流失的主要物种,且随Zn负载量升高变化趋势愈加明显,其含量与积炭速率存在一定关联。     

SiO2改性的Cu-ZnO/HZSM-5催化剂及合成二甲醚性能

以廉价的硅酸钠为硅源，碳酸钠为沉淀剂，采用共沉淀沉积法制备了SiO2改性的Cu-ZnO/ HZSM-5催化剂，用XRD、SEM、H2-TPR、XPS等手段进行了表征，考察了对CO2加氢合成二甲醚的催化活性。结果表明，SiO2促进了催化剂前驱体的分散，延缓了焙烧后催化剂晶粒的长大和颗粒的团聚。SiO2改性的同时影响了CuO的分布状态及还原过程。1.0%SiO2改性的Cu-ZnO/HZSM-5催化剂，用于CO2加氢合成二甲醚，CO2转化率和二甲醚的收率达28.53%和16.34%，与未经改性的Cu-ZnO/ HZSM-5相比，CO2转化率和二甲醚收率分别提高了20%和34%；继续增大SiO2用量，催化剂的活性反而降低。XPS和AES表征表明，1.0%SiO2改性的Cu-ZnO/HZSM-5催化剂中，Cu0是甲醇合成的活性中心，锌以ZnO的形式存在。     

锌含量对Zn/HZSM-5催化剂性能的影响

 研究了不同锌含量的Zn／HZSM－5分子筛的表面酸性及其对正己\r\n烷芳构化反应的催化活性、选择性和稳定性．结果表明,锌组元的引入\r\n减少了HZSM－5表面的B酸,增加了L酸,总酸量增大;正己烷转化率随\r\n锌含量的增加先降低后升高;芳烃产率和芳构化选择性则随锌含量的增\r\n加先增大后趋于平缓;反应过程中催化剂的积炭速度、孔体积和比表面\r\n积下降速度都随着锌含量的增加而加快;锌含量大于1％时,Zn／HZSM\r\n－5的催化稳定性不如HZSM－5,且随着锌含量的增加失活速度加快．优\r\n选的锌含量为1．0％～2．9％．此外,讨论了Zn／HZSM－5的催化性能\r\n与其表面性质的关系．     

在Ni/HZSM-5催化剂上低温水蒸汽重整生物油制氢

We investigated high catalytic activity of Ni/HZSM-5 catalysts synthesized by the impregna-tion method, which was successfully applied for low-temperature steam reforming of bio-oil. The influences of the catalyst composition, reforming temperature and the molar ratio of steam to carbon fed on the stream reforming process of bio-oil over the Ni/HZSM-5 catalysts were investigated in the reforming reactor. The promoting effects of current passing through the catalyst on the bio-oil reforming were also studied using the electrochemical catalytic re-forming approach. By comparing Ni/HZSM-5 with commonly used Ni/Al₂O₃ catalysts, the Ni₂₀/ZSM catalyst with Ni-loading content of about 20% on the HZSM-5 support showed the highest catalytic activity. Even at 450 oC, the hydrogen yield of about 90% with a near complete conversion of bio-oil was obtained using the Ni₂₀/ZSM catalyst. It was found that the performance of the bio-oil reforming was remarkably enhanced by the HZSM-5 supporter and the current through the catalyst. The features of the Ni/HZSM-5 catalysts were also investigated via X-ray diffraction, inductively coupled plasma and atomic emission spectroscopy, hydrogen temperature-programmed reduction, and Brunauer-Emmett-Teller methods.     

Promoted effect of zinc–nickel bimetallic oxides supported on HZSM-5 catalysts in aromatization of methanol

Zn/ZSM-5(NZ2) and Zn/Ni/ZSM-5(NZ3) as the catalysts for methanol to aromatics(MTA) were synthesized by a simple ultrasonic impregnation. The textural and acid properties of all catalysts were characterized using XRD, HRTEM, NH_3-TPD, Py-IR, XPS, XRF and TG techniques. The XRD and HRTEM results showed that the basic zeolite structures were not affected much with the incorporation of Zn and Ni species. However, great changes have taken place in acid properties. The Py-IR and XPS results indicated that the Zn-Lewis acid sites(ZnOH~+ species), which have stronger interaction with the zeolite framework compared with ZnO species, were generated at the expense of B acid sites with the incorporation of zinc species. Moreover, the product analysis results showed that the incorporation of zinc species promoted the primary aromatization by enhancing the dehydroaromatization and suppressing the cracking and subsequent H-transfer reaction. Furthermore, the addition of Ni species well inhibited the loss of zinc species by converting partial ZnO species to ZnOH~+ species, and thus improved the aromatization activity and catalyst stability. The catalytic performance results showed that the NZ3 possess higher conversion of methanol in a longer time and lower average rate of coke formation compared with NZ2. In addition,the NZ3 also exhibited the highest yield of BTX as the reaction proceeds.     

改性纳米ZSM-5催化剂上正辛烷转化反应的研究

以纳米晶粒HZSM-5(20~50 nm)沸石为活性组分, 用碱性介质水热处理、 负载混合稀土和ZnO(或GaO)组合改性方法对纳米HZSM 5分子筛进行改性, 并用TEM， XRF， IR及XRD等手段对催化剂进行表征. 以正辛烷的芳构化和异构化为模型反应, 研究了改性纳米ZSM 5催化剂总酸和酸强度分布、 L/B酸位比例对正辛烷异构化和芳构化反应性能的影响以及催化剂酸强度、 L/B酸位比例与催化剂稳定性和积炭的关系. 结果表明, 碱性介质水热处理和混合稀土改性后, 总酸量减少和酸强度降低导致纳米HZSM-5催化剂的芳构化活性减弱, 异构化活性增强, 稳定性明显提高. 在碱性介质水热处理和负载混合稀土改性的基础上, 再负载适量氧化锌(或氧化镓)改性的催化剂， 总酸量增加, 强酸中心数量减少, B酸略有减少, 而L酸明显增加, L/B酸位比值增加. L酸中心和B酸中心的协同作用和较合适的L/B(1.4~1.7)比值使改性的纳米ZSM-5催化剂保持了较强的和稳定的芳构化和异构化活性, 催化剂积炭失活速率降低. 芳烃和异构烷烃产率分别达到约50%和30%, 高辛烷值的烷基芳烃(C7~C9)和异构烷烃(C4~C6)的选择性分别达到84%和80%.     

Effect of Fe-Mo promoters on HZSM-5 zeolite catalyst for 1-hexene aromatization

The promotional effect of Fe-Mo species introduced into HZSM-5 (Zeolyst Int., SiO₂/Al₂O₃ ≈ 30) zeolite catalyst by the wetness impregnation method for the 1-hexene aromatization was investigated. The structure and catalytic performance for the aromatization of 1-hexene over xFeyMo-ZSM-5 catalysts in comparison with unmodified HZSM-5 catalysts were studied. The xFeyMo-ZSM-5 catalysts contain fixed loading (5 wt%) and variable Fe/Mo ratio. The catalysts were characterized by BET, ICP-AES, HRSEM-EDS, HRTEM, XRD, FTIR, H₂-TPR, NH₃-TPD, and pyridine DRIFT spectroscopy. The characterization data confirmed the existence of Fe and Mo species in the zeolite matrix. With Fe and Mo species implementation to HZSM-5 zeolite, the amount of the acid sites decreased, but the selectivities to C₉₊ aromatics increased. The catalyst evaluation was performed at 350 °C for 6 h on-stream at atmospheric pressure using a fixed-bed quartz tube reactor. The selectivity to products of different carbon number was affected by the Fe/Mo ratio within the zeolite. It was found the product distribution of grouped fractions of C₁–C₁₇₊ from the liquid product. The results indicate that the optimum ratio of Fe/Mo is 1–1.5. The highest selectivity for gasoline and distillate ranges was obtained for the 2.5wt%Fe2.5wt%Mo- and 3wt%Fe2wt%Mo-ZSM-5 samples, which was higher than that for parent HZSM-5 catalyst.