含HF体系中SAPO-11分子筛的合成与表征

 在含HF体系中合成了SAPO-11分子筛,并采用X射线衍射、扫描电镜、低温氮物理吸附、红外光谱和吸附氨的程序升温脱附等手段对其进行了表征. 结果表明,相对于常规无HF合成体系,在HF体系中合成的SAPO-11分子筛样品结晶度提高,结晶速度加快,分子筛单晶增大,分子筛晶粒聚集体的粒径减小,比表面积降低,孔体积与平均孔径增大. 合成体系中加入HF后SAPO-11分子筛上B酸中心的总酸量和弱酸量降低,中强酸中心的比例有所提高,而L酸的酸量和酸强度无明显改变.     

Ni/SAPO-11催化剂上棕榈油加氢脱氧制异构烃燃料(英)

采用水热法合成了小粒径、具有介孔结构的SAPO-11分子筛.采用浸渍法制备了不同Ni负载量的Ni/SAPO-11催化剂.并采用X射线衍射,扫描电镜,N₂物理吸附-脱附,NH₃程序升温脱附,热重和H₂化学吸附技术对该类催化剂的物理化学性质进行了详细表征.结果表明,SAPO-11较大表面积和介孔结构可分散Ni,使得Ni粒子尺寸较小.在棕榈油加氢脱氧制备液体烃类燃料反应中,液体烷烃产物由相关脂肪酸中间产物的直接加氢脱氧和脱羰-加氢脱氧两种途径产生.Ni/SAPO-11催化剂的弱/中强酸性质及其匹配的金属-酸双功能可显著抑制积炭反应,提高催化剂的寿命,液体烷烃收率高达70%,异构烷烃选择性超过80%.     

Ni/SAPO-11催化剂上棕榈油加氢脱氧制异构烃燃料(英)

采用水热法合成了小粒径、具有介孔结构的SAPO-11分子筛.采用浸渍法制备了不同Ni负载量的Ni/SAPO-11催化剂.并采用X射线衍射,扫描电镜,N_2物理吸附-脱附,NH_3程序升温脱附,热重和H_2化学吸附技术对该类催化剂的物理化学性质进行了详细表征.结果表明,SAPO-11较大表面积和介孔结构可分散Ni,使得Ni粒子尺寸较小.在棕榈油加氢脱氧制备液体烃类燃料反应中,液体烷烃产物由相关脂肪酸中间产物的直接加氢脱氧和脱羰-加氢脱氧两种途径产生.Ni/SAPO-11催化剂的弱/中强酸性质及其匹配的金属-酸双功能可显著抑制积炭反应,提高催化剂的寿命,液体烷烃收率高达70%,异构烷烃选择性超过80%.     

Cu改性SAPO-11分子筛催化萘和甲醇甲基化反应的研究

分别采用水热合成法和浸渍法对SAPO-11分子筛进行Cu改性.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、NH_3-程序升温脱附(NH_3-TPD)、H_2-程序升温还原(H_2-TPR)、~(29)Si固体核磁共振(~(29)SiMAS NMR)以及N_2吸附-脱附(N_2adsorption-desorption)等表征手段对改性前后SAPO-11分子筛的结构、酸性进行表征,并研究了改性后分子筛催化合成2,6-二甲基萘反应性能的影响规律.结果表明,经水热合成法进行Cu改性的SAPO-11分子筛结晶度升高,酸中心数量增加,比表面积和孔体积上升,从而使萘的转化率、2,6-二甲基萘的选择性、2,6-二甲基萘与2,7-二甲基萘的比值及2,6-二甲基萘的收率提高.     

新型ZrAPO-11分子筛的合成与表征

利用水热法合成了APO-11、SAPO-11和ZrAPO-11分子筛.XRD结果证实,三者具有相同的AEL分子筛晶体结构;SEM照片显示,SAPO-11与APO-11都为5 μm～10 μm的球形颗粒,而ZrAPO-11呈10 μm～15 μm的棒状晶粒;N2吸附显示,除了0.45 nm的特征微孔外,三种分子筛还具有3.8 nm～3.9 nm的中孔结构;表面吸附和酸度表征证实,Zr主要存在与分子筛的孔道内,而Si则部分进入分子筛的骨架;吸附吡啶的DG-DTA研究发现,APO-11、ZrAPO-11同为弱酸性材料,而SAPO-11具有更强的酸性;原粉的DG-DTA证实,合成的稳定性良好,崩塌温度超过1 000     

SAPO分子筛的二甲苯异构化反应性能研究——酸性和孔结构对其催化性能的影响

采用水热法合成了SAPO-5、SAPO1-1、SAPO-41分子筛，并以间二甲苯异构化反应为模型反应，考察了SAPO-5、SAPO-11、SAPO-41的催化性能；运用XRD、BET、吸附吡啶的FT IR等手段表征了SAPO的结构和酸性。结果表明，在合成投料比相同的情况下，SAPO-11具有最大的较强B酸量，表现出了最好的间二甲苯异构催化活性。SAPO-5因为较强B酸中心数目少，异构催化活性最差。三种分子筛的间二甲苯异构化催化活性和较强B酸中心的分布均呈SAPO-5＜SAPO-41≈SAPO-11顺序排列。较强B酸中心的分布是决定催化剂异构化活性的主要因素。中孔分子筛SAPO-11、SAPO-41孔道直径与对位产物的直径接近，对位选择性比大孔分子筛SAPO-5好。     

孔口催化促进双功能催化剂上合成气制异构烷烃

随着我国国民经济的快速发展,碳基能源需求量在不断上升,能源供需矛盾日益凸显.在可再生能源替代传统化石能源之前,着手开发合成气催化转化补充石油路线获得油料和大宗化学品成为形势所需,其中的关键点之一是高效催化剂的开发以实现对产物选择性的精准调控.近年来,利用氧化物/分子筛双功能催化剂将甲醇合成和C–C偶联有效集成的催化体系开辟了合成气转化乃至C1转化的新路径.随着合成气直接制低碳烯烃和芳烃等一系列研究取得重大进展,合成气定向转化为高品质汽油作为C1化学领域另一极具挑战性的研究课题也受到了科研工作者们的广泛关注.然而,目前对氧化物/分子筛双功能催化剂体系中异构烷烃的形成机理尚不明确,与传统的分子筛负载费托合成催化剂之间的性能差异还缺乏系统的研究.基于此,本文利用水热合成法制备了三种具有不同微孔尺寸的一维SAPO分子筛(SAPO-41、SAPO-11和SAPO-5),分别与尖晶石结构的ZnAlOx氧化物耦合,并将其应用于合成气制汽油反应中.结果表明,以具有中等微孔尺寸的SAPO-41和SAPO-11分子筛作为C–C偶联功能组分时,合成气直接转化产物中C5–C11选择性分别高达71％和79％,且该馏分以异构烷烃产物为主.其中ZnAlOx/SAPO-11催化剂上异构烷烃与正构烷烃的比例(C0iso/C0n)达到13.相较于ZnAlOx/SAPO-11,ZnA-lOx/SAPO-41催化剂在反应4 h后迅速失活,反应稳定性较差.在优化ZnAlOx/SAPO-11催化剂性能后,分别从产物分布、活性和稳定性三方面入手,将其与经典的Co/H-meso-ZSM-5催化剂进行对比分析.结果表明,Co/H-meso-ZSM-5在低温下仍具有较强的CO活化能力,产物中C5–C11选择性可达70％,但C0iso/C0n仅为2.3.此外,由于钴基催化剂的加氢能力较强,甲烷选择性较高.在稳定性方面,虽然二者均有不同程度的失活,但ZnAlOx/SAPO-11催化剂在反应100 h后,C5–C11选择性依然保持在75％左右,而Co/H-meso-ZSM-5上C5–C11选择性降至64％.通过对ZnAlOx/SAPO-11催化剂上产物的细致分析,发现异构烷烃以单支链的异构体为主.结合正丁烷和异丁烷的等温吸附实验以及的动力学尺寸,推断异构烷烃的形成遵循孔口催化机理,即线性烃类的异构化只能在SAPO-11分子筛的孔口附近发生.生成单支链碳氢化合物是孔口催化的一个特征.由于单支链烷烃相对于双支链烷烃不易裂解,因而生成的单支链C5–C11异构烷烃在ZnAlOx/SAPO-11催化剂上稳定存在,抑制了裂解副反应的发生.综上所述,本文发展了一类氧化物/分子筛双功能催化剂用于转化合成气直接制C5–C11异构烷烃,证实了异构烷烃的生成遵循孔口催化机理,是孔口催化在合成气转化中的应用案例.同时本文系统比较了其与传统的分子筛负载费托合成催化剂之间的性能差异,为设计双功能催化剂实现特定目标产物的选择性合成提供了研究思路.     

孔口催化促进双功能催化剂上合成气制异构烷烃

随着我国国民经济的快速发展,碳基能源需求量在不断上升,能源供需矛盾日益凸显.在可再生能源替代传统化石能源之前,着手开发合成气催化转化补充石油路线获得油料和大宗化学品成为形势所需,其中的关键点之一是高效催化剂的开发以实现对产物选择性的精准调控.近年来,利用氧化物/分子筛双功能催化剂将甲醇合成和C–C偶联有效集成的催化体系开辟了合成气转化乃至C1转化的新路径.随着合成气直接制低碳烯烃和芳烃等一系列研究取得重大进展,合成气定向转化为高品质汽油作为C1化学领域另一极具挑战性的研究课题也受到了科研工作者们的广泛关注.然而,目前对氧化物/分子筛双功能催化剂体系中异构烷烃的形成机理尚不明确,与传统的分子筛负载费托合成催化剂之间的性能差异还缺乏系统的研究.基于此,本文利用水热合成法制备了三种具有不同微孔尺寸的一维SAPO分子筛(SAPO-41、SAPO-11和SAPO-5),分别与尖晶石结构的ZnAlOx氧化物耦合,并将其应用于合成气制汽油反应中.结果表明,以具有中等微孔尺寸的SAPO-41和SAPO-11分子筛作为C–C偶联功能组分时,合成气直接转化产物中C5–C11选择性分别高达71％和79％,且该馏分以异构烷烃产物为主.其中ZnAlOx/SAPO-11催化剂上异构烷烃与正构烷烃的比例(C0iso/C0n)达到13.相较于ZnAlOx/SAPO-11,ZnA-lOx/SAPO-41催化剂在反应4 h后迅速失活,反应稳定性较差.在优化ZnAlOx/SAPO-11催化剂性能后,分别从产物分布、活性和稳定性三方面入手,将其与经典的Co/H-meso-ZSM-5催化剂进行对比分析.结果表明,Co/H-meso-ZSM-5在低温下仍具有较强的CO活化能力,产物中C5–C11选择性可达70％,但C0iso/C0n仅为2.3.此外,由于钴基催化剂的加氢能力较强,甲烷选择性较高.在稳定性方面,虽然二者均有不同程度的失活,但ZnAlOx/SAPO-11催化剂在反应100 h后,C5–C11选择性依然保持在75％左右,而Co/H-meso-ZSM-5上C5–C11选择性降至64％.通过对ZnAlOx/SAPO-11催化剂上产物的细致分析,发现异构烷烃以单支链的异构体为主.结合正丁烷和异丁烷的等温吸附实验以及的动力学尺寸,推断异构烷烃的形成遵循孔口催化机理,即线性烃类的异构化只能在SAPO-11分子筛的孔口附近发生.生成单支链碳氢化合物是孔口催化的一个特征.由于单支链烷烃相对于双支链烷烃不易裂解,因而生成的单支链C5–C11异构烷烃在ZnAlOx/SAPO-11催化剂上稳定存在,抑制了裂解副反应的发生.综上所述,本文发展了一类氧化物/分子筛双功能催化剂用于转化合成气直接制C5–C11异构烷烃,证实了异构烷烃的生成遵循孔口催化机理,是孔口催化在合成气转化中的应用案例.同时本文系统比较了其与传统的分子筛负载费托合成催化剂之间的性能差异,为设计双功能催化剂实现特定目标产物的选择性合成提供了研究思路.     

杂原子取代型磷酸铝分子筛上丁烯异构化反应

采用水热法合成了Si、Zr杂原子取代的磷酸铝分子筛（APO-11）.研究发现,它们(SAPO-11、ZAPO-11)与APO-11分子筛骨架结构相同（AEL型）；三者表面形貌不同,SAPO-11与APO-11分子筛同为球形颗粒,而ZAPO-11则为棒状晶粒.杂原子的取代能改变APO-11分子筛的酸性质以及微孔分布.反应评价显示,异构化活性SAPO-11>> ZAPO-11 > APO-11；其中SAPO-11分子筛,当Si/Al=0.15时,异构化性能最佳.异构化反应的因子（时间、分压、温度）系统考察发现,主要副产物C3、C5＋与i-C4=的浓度呈现不同的变化趋势,从而证实丁烯选择性异构是通过单分子机理实现的,C3、C5＋是通过双分子历程生成的.     

具有多级孔的SAPO-34-H分子筛的合成与表征

以一种多功能长链有机硅为唯一硅源合成了多级孔材料SAPO-34-H(Hierarchical),并对其结构和性质进行了表征.氮气吸附和透射电镜(TEM)照片显示,SAPO-34-H样品不仅拥有常规的微孔体系,还有孔径在5.1nm左右的介孔体系.氨气程序升温脱附表征(NH3-TPD)结果显示,与传统的SAPO-34相比,该材料在引入介孔的同时酸性有所降低.     

Study on Methylation of Naphthalene with Methanol over ZSM-5 (core)/SAPO-11(shell) Composite Molecular Sieve

ZSM-5 (core)/SAPO-11 (shell) composite molecular sieve was synthesized by the hydrothermal method in order to combine the advantages of ZSM-5 and SAPO-11 for the methylation of naphthalene with methanol. For comparison, the mechanical mixture was prepared through the blending of ZSM-5 and SAPO-11. The characterization results indicated that ZSM-5/SAPO-11 composite molecular sieve exhibited a core–shell structure, with the ZSM-5 phase as the core and the SAPO-11 phase as the shell. The pore size of the composite was between that of ZSM-5 and SAPO-11. The composite had fewer acid sites than ZSM-5 and mechanical mixture while more acid sites than SAPO-11. The experimental results indicated that the composite exhibited high catalytic performances for the methylation of naphthalene with methanol.     

Effect of silicon precursor on silicon incorporation in SAPO-11 and their catalytic performance for hydroisomerization of n-octane on Pt-based catalysts

SAPO-11 molecular sieves were synthesized using silica sol, hydrophilic fumed silica, and tetraethyl orthosilicate(TEOS) as silicon precursors. Their physicochemical properties were characterized using XRD,SEM, nitrogen adsorption-desorption, Py-IR, NH_3-TPD, EDS, and ~(27)Al,~(31)P,~(29)Si MAS NMR techniques. The catalytic performance was assessed in the hydroisomerization of n-octane. The results showed that the silicon precursors influenced the physicochemical properties and catalytic performance of SAPO-11. SAPO-11 synthesized using hydrophilic fumed silica as silicon precursor showed higher silicon distribution and had more medium acid sites. SAPO-11 synthesized using TEOS as silicon precursor had more silicon content, but more silicon islands formed in its framework. The depolymerization of silicon precursors might affect the silicon content and distribution in SAPO-11. In the hydroisomerization of n-octane, the catalytic activity strongly depended on the number of medium acid sites instead of the number of total acid sites.SAPO-11 synthesized using hydrophilic fumed silica as silicon precursor exhibited higher catalytic activity than the other samples because it has more medium acid sites.     

水-丁醇两相介质合成SAPO-11和MgAPO-11分子筛

在水-丁醇两相介质中合成了SAPO-11和MgAPO-11分子筛.水-丁醇两相介质有利于在SAPO-11中引入更多的Si,从而产生较多的酸性位,以所得SAPO-11为载体的Pt催化剂在正十二烷临氢异构化反应中表现出较高的催化活性.相反,水-丁醇两相介质不利于Mg进入分子筛骨架,导致MgAPO-11上的酸性位减少,Pt/MgAPO-11催化剂的催化活性降低.     

SAPO-11分子筛改进合成及正十二烷加氢异构化性能

用二乙胺作模板剂,在较短晶化时间的水热条件下合成出不同Si/Al比的SAPO- 11样品。Si/Al比升高,结晶度下降,晶粒变小。~(29)Si NMR谱表明Si/Al比为0. 33的SAPO-11的SAPO区与Si区的交界区明显扩大,与之对应的NH_3-TPD也表明有较 高的中强酸/弱酸比例。样品担载Pd后对正十二烷的加氢异构化反应表明,交界区 扩大的Si/Al = 0.33的样品有最高的加氢异构化得率和选择性。     

Preparation of macroporous SAPO-34 microspheres by a spray drying method using polystyrene spheres as hard template

Macroporous microspheres of SAPO-34 (MAMISAPO-34) were fabricated using polystyrene spheres (PS, 2 μm) as hard template. Cubic SAPO-34 (1 μm) synthesized by the conventional hydrothermal method was mixed with kaolin, silica sol, aluminium phosphate sol, template, and deionized water. Spray drying was then performed to prepare 30–50 μm microspheres which were converted to macroporous SAPO-34 by post-hydrothermal and calcination treatments. For comparison, 30–50 μm non-macroporous microspheres (NOMISAPO-34) were also obtained without using PS. XRD, NH₃-TPD, and SEM analyses were used to characterize the macroporous and non-macroporous SAPO-34. The results showed that MAMISAPO-34 was more crystalline and had more strong acid sites than NOMISAPO-34. When used in MTO (methanol to olefins) reactions, MAMISAPO-34 had better catalytic performance than NOMISAPO-34, because of its greater crystallinity.     

SAPO—11分子筛的酸性及催化性能

用IR及TPD法研究了SAPO-11分子筛的表面酸性质,并以正庚烷裂解和乙醇脱水为探针研究其催化性能。结果表明,SAPO-11分子筛上既有L酸中心,又有B酸中心,表面上存在4个羟基峰。NH_3-TPD测定了SAPO-11的酸强度和酸中心数,并用矩形法求得脱附活化能,SAPO-11系属中等酸强度的分子筛。     

Kinetic study of low density polyethylene degradation on the silicoaluminophospate SAPO-11

Degradation of low density polyethylene (LDPE) was studied for the pure polymer and mixed with silicoaluminophosphate SAPO-11 catalyst. SAPO-11 was synthesized by hydrothermal method using di-isoprolpylamine as structure template, and characterized by XRD and SEM. From X-ray diffraction, it was observed that SAPO-11 was obtained with high crystallinity. Using the model-free kinetics, proposed by Vyazovkin, the activation energies were determined for the process of polymer degradation. It was found that the degradation process of 90% of LDPE mixed with SAPO-11 over a period of 1 h, occurred at a temperature of 378 °C, while for the pure LDPE, the temperature was increased to 434 °C in the same period of time and conversion, indicating that SAPO-11 was an effective catalyst for the degradation of LDPE. The activation energy for the degradation of pure LDPE was equivalent to 251 kJ mol⁻¹. Also, when the SAPO-11 was mixed with the polymer, this value was decreased to 243 kJ mol⁻¹.     

Ce金属改性对Cu-SAPO-34催化剂水热稳定性能的影响

采用浸渍法制备系列铜铈复合氧化物分子筛催化剂（Cu-Ce/SAPO-34）,探讨了Ce负载量对Cu/SAPO-34催化剂的水热稳定性的影响,通过XRD、SEM、H₂-TPR、XPS和NH₃-TPD等表征手段分析不同催化剂活性和稳定性差异的原因。研究表明,750℃水热老化未造成Cu-Ce/SAPO-34催化剂菱沸石（chabazite,CHA）骨架坍塌,但破坏了部分孔结构和酸性位点,使催化剂表面结晶度下降。水热老化促使催化剂晶格发生拉伸畸变,使Cu²⁺迁移到催化剂表面,Cu²⁺和Ce⁴⁺团簇形成CuO和CeO₂,造成催化剂的Cu活性物种减少和氧空穴浓度降低,所以Cu-Ce/SAPO-34的NH₃选择性催化还原（NH₃-Selective Catalytic Reduction,NH₃-SCR）性能下降。掺杂Ce能提高Cu/SAPO-34催化剂表面的Cu²⁺和Cu⁺活性物种量,减少Cu物种团簇形成CuO,改善催化剂表面活性Cu物种分布性。提高Ce的负载量能稳固Cu-Ce/SAPO-34催化剂的结构,使中、弱强度酸位点得以维持,从而提高其水热稳定性。结果表明,在研究的系列Cu-Ce/SAPO-34催化剂中,Cu/Ce质量比为4：5时具有最佳的水热稳定性。