亚微米分子筛粒径与性能的关联研究

对实验室合成的不同粒径的NaY分子筛进行了性能研究,表明比表面积、酸量随着粒径的减小而增加,粒径太小的分子筛其稳定性、活性低,不能满足FCC催化剂的使用要求,应用于FCC催化剂的分子筛合适粒径为500nm～800nm.     

纳米NaY分子筛的合成及其催化柴油加氢改质性能

在系统考察添加阳离子表面活性剂、凝胶陈化以及晶化温度和晶化时间等因素对NaY分子筛细化影响的基础上,对纳米NaY分子筛的合成规律进行了研究;合成出了n(SiO2)/n(Al2O3)=4.5,BET比表面积为620m2/g,孔容为0.34 cm3/g,微孔集中分布在0.55 nm附近,粒度分布范围在100 nm以内的纳米NaY分子筛.并采用XRD、BET、IR、TTEM和NH3-TPD等手段系统表征了纳米NaY分子筛的微观结构.分别采用合成的纳米NaY分子筛和微米NaY分子筛为原料制备负载型Ni-Mo-P催化剂,并以FCC柴油为原料,考察了催化剂的加氢改质性能,结果表明,与微米NaY分子筛基负载型Ni-Mo-P催化剂相比,纳米NaY分子筛基负载型Ni-Mo-P催化剂,在加氢脱氮率、密度和十六烷值相当的情况下,其加氢脱硫率较高,柴油收率较高.     

以催化裂化废催化剂为原料合成NaY分子筛的研究

针对催化裂化(FCC)废催化剂的回收利用问题,提出了一种废催化剂再利用的方法,即以FCC废催化剂为铝源,合成时只补充部分硅源,采用自制的高效NaY沸石导向剂,水热合成NaY分子筛。同时,以普通的化工原料合成了对比试样Y型分子筛。讨论了不同的FCC废催化剂预处理方式对合成产物性能的影响,发现以经过碱熔活化处理的废催化剂为原料合成的Y分子筛拥有更高的结晶度和纯度。采用X射线衍射、热分析、程序升温脱附法(NH3-TPD)和N₂静态容量吸附法对结晶产物和对比样品的晶体结构,热稳定性、酸性质、比表面积以及孔分布进行了表征。结果显示,以FCC废催化剂为原料完全可以合成出与普通原料性能接近的NaY分子筛。其BET比表面积可以达到615 m²·g^-1,孔体积可达0.38 cm³·g^-1,孔径集中在0.51 nm左右。     

以催化裂化废催化剂粉合成超细 Y 型分子筛

 针对催化裂化 (FCC) 废催化剂细粉带来的环境污染和未开发利用的现状, 以此为原料合成了小晶粒 Y 型分子筛, 并采用 X 射线衍射、扫描电镜、29Si和27Al 固体核磁共振和激光粒度分析等技术对样品进行了表征. 结果表明, 以 FCC 废催化剂细粉为原料可以合成粒径为 200 nm 左右的 Y 型分子筛, 且制备过程中原料的活化方法和导向剂对所得样品结构影响很大. 对原料采用碱熔活化, 并在合成体系中加入导向剂, 所得 Y 型分子筛的相对结晶度提高, 比表面积增大, 粒度减小.     

十二烷基硫酸钠对原位晶化制备小晶粒NaY的影响

研究了十二烷基硫酸钠对原位晶化制备小晶粒NaY的影响,并以包含小晶粒NaY的原位晶化产物为母体,通过铵交换和稀土离子交换制备出了REUSY催化剂.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线荧光(XRF)及N₂物理吸附-脱附等手段对样品进行了表征,采用微反活性评价装置和小型固定流化床(ACE)评价了所制备催化剂在重油催化裂化反应中的催化性能.结果表明:在原位晶化合成NaY的体系中,添加高岭土微球质量5%的十二烷基硫酸钠,可以将分子筛的平均晶粒尺寸由540 nm减小到250 nm.相比于常规的原位晶化型流化催化裂化(FCC)催化剂,以包含小晶粒NaY的原位晶化产物为母体所制备出的催化剂,在反应原料的转化率、裂化产物的选择性以及抗积碳性能等方面均有明显的提高或改善.     

无导向剂直接水热合成小粒径的NaY分子筛

以铝酸钠和硅溶胶作为主要原料,在没有引入晶种或有机添加剂的情况下,通过控制合成体系的水含量以及水热合成条件(凝胶摩尔组成:5.1 Na2O.Al2O3.10 SiO2.(140~220)H2O,室温陈化1~3 d及100℃晶化9 h),可获得粒径为0.30~0.35μm的小晶粒NaY分子筛.借助于XRD,SEM,XRF和DLS等分析手段对分子筛进行了表征,表明所合成的小晶粒NaY分子筛具有粒度均匀、分散性好的特点.对比了两种不同粒径的La/Y催化剂对1-丁烯脉冲芳构化反应的催化性能和反应过程中催化剂的积炭行为,表明粒径较小的催化剂具有较好的稳定性,其容炭能力和抗积炭能力较强.     

微波诱导快速合成纳米NaY分子筛

报导了一种在常压回流微波加热条件下,可使合成的NaY分子筛晶粒尺寸减小至100 nm以下的方法.添加柠檬酸的晶化速率接近添加稀土离子的晶化速率,合成60 min后两者得到的NaY分子筛的晶粒度和硅铝比接近,约为40 nm和5.2,晶粒度小且硅铝比高于在相同条件下没有添加合成得到的NaY分子筛.微波合成的NaY分子筛的晶粒度明显小于常规相同配比所得样品的晶粒度且晶化时间明显缩短,充分证明了微波加热快速均匀且能够得到较小晶粒度的特点.     

介孔调变对CuY催化剂甲醇氧化羰基化反应活性的影响

碱溶液处理NaY分子筛形成的介孔有利于反应物及产物分子的扩散,调节碱溶液浓度可控制Y分子筛中的介孔结构,通过溶液离子交换法制备CuY催化剂,研究了NaY分子筛介孔结构调变对CuY催化剂催化甲醇氧化羰基化反应活性的影响。通过BET、~(29)Si-NMR、XRD、NH_3/CO-TPD、H_2-TPR和TEM等表征及催化活性分析表明,在碱溶液处理过程中,NaY分子筛骨架中的Si(0Al)和Si(1Al)原子被优先脱除,且笼结构坍塌使得临近超笼连接,逐步形成直径为3.47~3.66 nm,孔容介于0.142~0.226cm~3·g~(-1)的介孔,在提高反应物分子和产物分子扩散性能的同时,提高了活性物种的可接近性。随着碱液浓度的增加,CuY催化剂的催化活性先升高后降低。当碱液浓度为0.2 mol·L~(-1)时,NaY分子筛介孔直径为3.47 nm,孔容达到最大(0.226 cm~3·g~(-1)),相应CuY催化剂DMC的时空收率、选择性和甲醇转化率分别达到204.0 mg·g~(-1)·h~(-1)、67.8%和14.0%,活性最佳。     

纳米 ZSM-22分子筛的水热合成及在甲醇转化反应中的性能

分子筛结构的独特性和多样性使其在催化、吸附分离和离子交换等领域有着广泛应用.近年来,纳米分子筛制备和应用受到极大关注.与传统微米分子筛相比,纳米分子筛具有较小的晶粒尺寸、较大的外表面积和较高的表面活性,能显著提高其分离和催化性能.制备纳米晶体的常用方法有过量模板法、空间限定法、晶种法、离子热合成法及微反应器合成法等.目前,已合成出多种拓扑结构的纳米分子筛,包括 FAU, MFI, MEL和CHA等. ZSM-22是一种具有 TON拓扑结构的一维十元环直孔道分子筛(孔口尺寸为0.45 nm ×0.55 nm),在长链烷烃异构化和烯烃异构化等反应中表现出优异的催化活性.水热合成法是制备 ZSM-22分子筛最常用的方法,所得样品晶粒尺寸为2–15μm,但由于 ZSM-22分子筛是一种亚稳态结构,为了防止杂晶生成,合成通常是在剧烈搅拌(通常大于400 r/min)下进行.目前已有报道在较低转速下合成 ZSM-22分子筛,但产物仍为微米晶体;或在微波辅助水热合成条件下合成亚微米 ZSM-22分子筛,但晶体尺寸不可调且合成过程需要较高功率的微波反应器.因此,在水热条件下合成纯纳米 ZSM-22分子筛仍然是一个巨大挑战.本文在上述研究基础上采用改进的水热合成法成功合成出纳米 ZSM-22分子筛,考察了转速﹑硅铝比及乙醇共溶剂对晶粒尺寸的影响,比较了纳米和常规微米 ZSM-22分子筛的甲醇转化反应性能.结果表明,采用改进的水热合成法能够在较低转速下合成出纳米 ZSM-22分子筛,晶体尺寸在150–800 nm范围可调.通过考察转速对晶粒尺寸的影响,发现静态合成条件下无法形成 ZSM-22分子筛,表明 ZSM-22分子筛合成需要一定的转速.转速在10–50 r/min变化时,可以合成出不同晶体尺寸的 ZSM-22分子筛,且随转速提高, ZSM-22分子筛晶体尺寸先减小后增大,表明纳米 ZSM-22分子筛合成存在最佳转速.另外,配料硅铝比能显著影响 ZSM-22分子筛晶体尺寸,随配料硅铝比增加, ZSM-22分子筛晶体尺寸先减小后增大.通过在合成体系中添加乙醇作为共溶剂,考察了有机溶剂对 ZSM-22分子筛晶粒尺寸的影响,发现有机溶剂能显著增大 ZSM-22的晶体尺寸.将本文合成的纳米和常规微米 ZSM-22分子筛用于甲醇转化反应,考察了晶体尺寸对 ZSM-22分子筛甲醇转化反应性能的影响.发现与常规微米 ZSM-22分子筛相比,纳米 ZSM-22分子筛催化剂寿命显著提高,说明晶粒尺寸减小能有效减缓积碳导致的分子筛失活;同时,反应产物中乙烯和芳烃选择性有所提高,这是由于外表面积增大所致.此外,还考察了不同硅铝比 ZSM-22分子筛的甲醇转化反应性能.结果表明,分子筛硅铝比会影响催化剂寿命,但晶体尺寸对催化剂寿命影响更大. ZSM-22分子筛硅铝比增大有助于提高低碳烯烃选择性,减少芳烃生成.     

甲醇及合成气制二甲醚中不同粒径的 HY 分子筛及复合 Cu-Mn-Zn/HY 催化剂

 通过改变导向剂的老化时间, 制备了一系列不同粒径的 HY 分子筛作为脱水催化剂, 考察了甲醇脱水反应性能; 将其与铜基甲醇合成活性组分 Cu-Zn-Mn 组成双功能催化剂, 考察了催化剂对合成气直接制二甲醚反应的催化性能. 结果表明, 粒径为 820 nm 的 HY 分子筛在甲醇脱水中表现出较高的催化活性; 以其作为脱水组分的双功能 Cu-Zn-Mn/HY 催化剂也表现出较高的催化活性和良好的稳定性.