DEA-H_2O体系中SAPO分子筛选择性转化

介绍了以二乙胺(DEA)为模板剂,水热合成法合成了SAPO分子筛.采用XRD,SEM,FT-IR,NMR等表征手段系统考察了各种合成条件对SAPO-5和SAPO-34分子筛合成的影响.结果表明,通过调节水热合成条件,S APO-5和SAPO-34可以选择性的形成.DEA加入量、硅含量、陈化时间、晶化时间及Si/Al对产品的结晶度及晶相组成影响较大.较长的晶化时间以及较高的Si/Al有利于合成纯SAPO-34分子筛.相反,较易形成SAPO-5分子筛AFI结构.     

不同加铝方式对SAPO-34分子筛合成及MTO催化性能的影响

在水热合成体系中,以三乙胺(TEA)和四乙基氢氧化铵(TEAOH)为混合模板剂,考察了在初始凝胶形成过程中铝源的加入方式对合成SAPO-34分子筛及甲醇制烯烃(MTO)催化性能的影响;通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、氮气等温吸附脱附(BET)、~(29)Si固体核磁(~(29)Si MAS NMR)、氨气程序升温脱附(NH_3-TPD)等方法对合成产物进行物性表征,并研究了其在甲醇转化制烯烃(MTO)反应中的催化性能。结果表明,随着首先加铝量的增加,粒径有逐渐变小的趋势,且逐渐出现板层状形貌的SAPO-34分子筛;同时,产物分子筛骨架中Si(4Al)配位结构的数量增加,强酸比例在逐渐增大,且酸密度增加;随着强酸比例和酸密度的提高,SAPO-34分子筛在MTO催化反应中的寿命逐渐延长,丙烯选择性逐渐增大而乙烯选择性逐渐减小。     

两步晶化法合成纳米SAPO-34分子筛及其催化性能

分别以拟薄水铝石、硅溶胶和磷酸为铝源、硅源和磷源,四乙基氢氧化铵为模板剂,采用两步水热晶化法合成出粒径为200～300 nm的纳米级SAPO-34分子筛.采用X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)、29Si 、27Al、31P MAS NMR、SEM、BET和NH3-TPD等手段对合成的SAPO-34分子筛进行...     

SAPO-34分子筛合成中的主客体电荷平衡与硅分布(英文)

SAPO-34分子筛的硅磷酸铝组成与菱沸石笼结构孔道促进了甲醇高效转化为乙烯、丙烯(MTO)的反应,以其为催化剂的工业过程不断取得进步.然而,MTO反应过程中SAPO-34分子筛的迅速失活成为困扰该过程的重要问题.研究发现,反应中形成的多环芳烃阻塞了SAPO-34分子筛晶粒表面的笼结构孔道,甲醇分子难以向晶体内部扩散,致使分子筛在其活性中心未曾充分利用之前便己失活.为此,纳米晶粒SAPO-34的合成引起了人们的广泛兴趣,通过提高分子筛晶体的利用率有限地延长了催化剂的MTO反应寿命.但反应后催化剂的结焦量明显增加,说明引起SAPO-34结焦的因素不因晶粒的减小而受到抑制.我们曾研究了无硅A1P04-34分子筛的MTO反应,发现初始活性良好的催化剂在未结焦的情况下却因为活性中心的缺失而失活.显然,SAPO-34的MTO反应活性及其结焦均与其酸性密切相关,而酸性取决于其结构中的硅含量与硅分布.我们通过单晶结构解析获得了二乙胺(DEA)与哌嗪(PIPZ)导向合成SAPO-34的晶体结构,并从文献获得了四乙基氢氧化铵(TEAOH)、三乙胺(TEA)、吗啉(MOR)为模板剂合成SAPO-34的晶体结构.按照SAPO-34结构中菱沸石笼内形成的模板剂阳离子的电荷数(R)对不同模板剂导向合成的SAPO-34加以分类:TEAOH,TEA(R~+);DEA,MOR(2R~+);PIPZ(2R~(2+)).它们不因SAPO-34合成条件的变化而改变.依据分子筛骨架负电荷与SAPO-34菱沸石笼内模板剂阳离子正电荷平衡的原则(主客体电荷平衡),模板剂的类型决定SAPO-34骨架负电荷数,即引入硅形成的酸中心密度;酸中心的强度则取决于合成体系中硅的加入量.由此可以给出不同类型模板剂导向合成SAPO-34骨架中的最低硅含量(形成隔离硅原子).R~+型模板剂SiO_2/Al_2O_3为0.11;2R~+型模板剂为0.22;2R~(2+)型模板剂为0.44.合成体系中硅加入量的增加,会在SAPO-34骨架中形成"硅岛"结构.然而,我们的研究表明,"硅岛"的形成同样受到主客体电荷平衡原则的制约.通过结构分析发现,一个独立的"五硅岛"至少为6个相邻的菱沸石笼所分享,而每个"五硅岛"仅能形成3个负电荷.以R~+型模板剂导向合成的SAPO-34为例,需要6个骨架负电荷来平衡6个菱沸石笼中的R~+电荷,因此,除了"五硅岛"的3个负电荷,还要在这些笼骨架上形成3个"孤立"硅原子.该类模板剂导向合成SAPO-34,形成"五硅岛"的最低SiO_2/Al_2O_3摩尔比(硅含量)为0.45.进一步分析可知,在相邻的7个菱沸石笼之间可以分别形成"八硅岛"、"十一硅岛",而"十四硅岛"只能形成于相邻的10个菱沸石笼之间.同理,每种"硅岛"的形成都要伴随相应数目的"孤立"硅原子共同来平衡菱沸石笼内的R~+电荷.对于以2R~+型模板剂导向合成的SAPO-34,仍然是6个相邻的菱沸石笼分享"五硅岛",但是,每个菱沸石笼内的正电荷阳离子数增加了一倍,为满足主客体电荷平衡,需要形成更多"孤立"硅原子.由此可见,随着菱沸石笼内模板剂电荷数的增加,骨架的负电荷密度增大,给SAPO-34带来了更多酸中心,无论硅以"孤立"硅原子形式分布,还是形成"硅岛".同时,"硅岛"伴随"孤立"硅原子的共同存在也使我们理解了~(29)Si MAS NMR中的一个独特现象:在硅含量很高时形成了"硅岛",可是却存在着很强的属于"孤立"硅原子的谱峰.     

骨架富含Si(4Al)结构的SAPO-34分子筛的合成及其对甲醇制烯烃反应的催化性能

通过在初始凝胶中加入HF合成了骨架富含Si(4Al)配位结构的SAPO-34分子筛. 使用X射线衍射、扫描电镜、X射线荧光和核磁共振等表征手段研究了初始凝胶中HF的加入对合成SAPO-34分子筛的晶体结构、晶体形貌、元素组成以及骨架硅配位环境的影响. 结果表明,在初始凝胶中加入F离子后,合成的SAPO-34分子筛的晶体结构更加规整;随着初始凝胶中F离子含量的提高,合成的SAPO-34分子筛晶体骨架中Si(4Al)配位结构的数量增多, Si(nAl)(n=3～0)配位结构的数量减少. 将合成的SAPO-34分子筛催化剂用于甲醇制烯烃反应,结果显示, SAPO-34分子筛骨架中富含Si(4Al)配位结构可以有效提高反应产物中乙烯的选择性,同时能够延长催化剂的寿命.     

不同模板剂合成SAPO-34分子筛的表征与热分解过程研究

采用XRD、 SEM、 FT-IR、 TG-DTA等表征手段,对分别以正磷酸、拟薄水铝石和硅溶胶为磷源、铝源和硅源,用五种模板剂合成的SAPO-34分子筛进行了表征.不同模板剂合成的SAPO-34分子筛在晶粒粒度分布上有相当大的差异.通过TEAOH-Et3N或者TEAOH-Morpholine复合模板剂法可以有效地调节晶粒粒度.不同模板剂合成的SAPO-34分子筛的红外骨架振动相似;而模板剂分子与分子筛骨架的作用方式有区别.模板剂种类对SAPO-34分子筛骨架热稳定性没有影响,但对其热分解的行为有影响.     

不同加铝方式对SAPO-34分子筛合成及MTO催化性能的影响

在水热合成体系中,以三乙胺(TEA)和四乙基氢氧化铵(TEAOH)为混合模板剂,考察了在初始凝胶形成过程中铝源的加入方式对合成SAPO-34分子筛及甲醇制烯烃(MTO)催化性能的影响;通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、氮气等温吸附脱附(BET)、²⁹Si固体核磁(²⁹Si MAS NMR)、氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)等方法对合成产物进行物性表征,并研究了其在甲醇转化制烯烃(MTO)反应中的催化性能。结果表明,随着首先加铝量的增加,粒径有逐渐变小的趋势,且逐渐出现板层状形貌的SAPO-34分子筛;同时,产物分子筛骨架中Si(4Al)配位结构的数量增加,强酸比例在逐渐增大,且酸密度增加;随着强酸比例和酸密度的提高,SAPO-34分子筛在MTO催化反应中的寿命逐渐延长,丙烯选择性逐渐增大而乙烯选择性逐渐减小。     

SAPO-34分子筛的合成及甲醇制烯烃催化性能

以三乙胺为模版剂,系统研究了合成凝胶中硅含量、磷酸含量以及水含量对SAPO-34分子筛晶化及其MTO催化性能的影响,Si对SAPO-34的形成具有结构导向作用,只有当SiO2/Al2O3 ≥ 0.25时才可以得到纯相SAPO-34分子筛. 然而随着凝胶中Si含量增大,合成样品中出现氧化铝物种,结晶度、比表面积逐渐下降,催化稳定性降低. 进一步研究发现,凝胶P2O5/Al2O3和H2O/Al2O3比对SAPO-34的合成和催化性能也有很大影响. 当P2O5/Al2O3=1.1,H2O/Al2O3=36时,合成样品具有较高的比表面积、较为理想的(P+Si)/Al比和适宜的酸性,单程寿命达到520 min. 在此基础上研究了焙烧条件对SAPO-34分子筛催化性能的影响,结果表明SAPO-34在流动的空气气氛中焙烧8 h得到的样品比焙烧10 h的样品残留了更多的模版剂,且部分残留的模版剂以二烯烃的形式存在,催化寿命明显比焙烧10 h的样品长,达到580 min.     

SAPO-5分子筛中硅的取代及其性能研究

本文采用三乙胺为模板剂,用水热法合成不同含硅量的SAPO-5分子筛,并用X射线衍射、扫描电镜、电子探针分析、真空重量吸附等方法对其进行了表征,结果表明硅已进入了骨架,硅同晶非等比取代磷和铝,并且分子筛的孔道是畅通的。 用微型反应器测定了AlPO_4-5及不同量硅取代的SAPO-5分子筛上的异丙苯裂解和邻二甲苯异构化催化反应,结果表明Si引入了催化活性很低的磷酸铝骨架后使其催化活性明显增加,进一步证实了硅是同晶非等比取代磷和铝,因而使分子筛骨架带负电性。 硅进入磷酸铝分子筛骨架的SAPO-5分子筛经红外光谱实验发现不仅具有表面羟基,而且都是酸性羟基。吸附吡啶后的红外光谱结果表明SAPO-5上同时存在B酸和L酸中心,B酸中心数目随着硅含量的增加而增加。     

SAPO-5分子筛中硅的取代及其性能研究

本文采用三乙胺为模板剂,用水热法合成不同含硅量的SAPO-5分子筛,并用X射线衍射、扫描电镜、电子探针分析、真空重量吸附等方法对其进行了表征,结果表明硅已进入了骨架,硅同晶非等比取代磷和铝,并且分子筛的孔道是畅通的。 用微型反应器测定了AlPO₄-5及不同量硅取代的SAPO-5分子筛上的异丙苯裂解和邻二甲苯异构化催化反应,结果表明Si引入了催化活性很低的磷酸铝骨架后使其催化活性明显增加,进一步证实了硅是同晶非等比取代磷和铝,因而使分子筛骨架带负电性。 硅进入磷酸铝分子筛骨架的SAPO-5分子筛经红外光谱实验发现不仅具有表面羟基,而且都是酸性羟基。吸附吡啶后的红外光谱结果表明SAPO-5上同时存在B酸和L酸中心,B酸中心数目随着硅含量的增加而增加。     

ZSM-35 分子筛的静态合成和晶化机理

 以环己胺为有机模板剂, 硅溶胶为硅源, 采用静态合成法在 220 ºC 的水热体系中制得了 ZSM-35 分子筛纯相. 当初始凝胶中含有一定量的 K+时, 在晶化过程中, K+与Na+的共同作用可以很好地抑制混晶丝光沸石的生成, 且当 n(K+)/n(K+ + Na+) = 0.3 时, 制得的 ZSM-35 分子筛晶化度最高. 利用 X 射线衍射和紫外拉曼光谱对分子筛形成的最佳条件以及晶化机理进行了研究. 发现合成初期前体中含有五元环和六元环的硅物种构筑单元. 通过水热晶化过程, 与硅酸盐的五元环或六元环有关的 450 cm–1 处紫外拉曼谱峰增强, 在晶化后期, 随着无定形凝胶逐渐被消耗, 在 421, 312 和 215 cm–1 处出现新的 ZSM-35 结构的特征拉曼谱峰, 说明这些环物种相互聚集最终形成了 ZSM-35 分子筛.     

SAPO-18/SAPO-34共晶分子筛的合成及表征

以三乙胺(TEA)和N,N-二异丙基乙胺(DIEA)为双模板剂经恒温水热晶化法合成了SAPO-18(AEI结构)与SAPO-34(CHA结构)两相共生的SAPO分子筛. 考察了DIEA用量、 硅铝比及晶化时间等因素的影响, 并通过X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)和氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)等手段对所得样品的晶相、 形貌和酸性进行了表征. 结果表明, 当n(DIEA)/n(Al₂O₃)=0.2, n(SiO₂)/n(Al₂O₃)=0.6, 晶化时间为4 d时, 得到形貌规整, 结晶度高且AEI/CHA结构比为74:26的共生相SAPO分子筛. 随着晶化时间的延长, SAPO-18在AEI/CHA共生相中所占比例逐渐上升, 表明SAPO-5, SAPO-34和SAPO-18三者中SAPO-18的热力学稳定性最高. 二甲醚制烯烃(DTO)催化性能测试结果表明, AEI/CHA共晶结构比为74/26的共生相分子筛具有较高的催化活性和双烯(C₂⁼+C₃⁼)选择性(84.29%), 同时积碳生成速率较慢.     

Studies on the Synthesis, Properties andPreparation Methods of Zeolite ZK-4

IntroductionIn 1961 Kerr et al. LI] first synthesized a new zeolite designated ZK-4 whose crystal structure is similar to that of zeolite A, but whose chemical composition differs significantly fromthat of zeolite A. Like zeolite A, ZK-4 contains 24 tetrahedra in a cubic unit cell. However,zeolite ZK--4 has a ratio of silicon to aluminium greater than 1. 0. This increases the siliconcontent of the new zeolite, resulting in smaller unit cell parameters than those of zeolite A.Because the …     

新型磷酸硅铝分子筛SAPO-56的合成与表征

以N,N,N',N'-四甲基-1,6-己二胺(TMHD)为模板剂,采用水热法在Al₂O₃-P₂O₅-SiO₂体系中合成了SAPO-56分子筛.固定模板剂和水,得到Al-Si-P三元体系相图.当原料物质的量比为0.52)/n(M)<0.7(M=SiO²⁺Al₂O³⁺P₂O₅),0.152O₃)/n(M)<0.4及0.12O₅)/n(M)<0.3时,出现SAPO-56合成的纯相区.固定合成凝胶中硅、铝、磷和水的量,模板剂的用量改变对合成影响较大.n(TMHD)/n(P₂O₅)≥2时,产物是纯SAPO-56.用XRD,SEM,IR,DTA-TG和吸附等方法研究了产物的物化性能.结果表明,SAPO-56分子筛具有较好的热稳定性(骨架坍塌温度为1150℃)和较大的水吸附量(41%).SAPO-56分子筛催化剂对甲醇转化制烯烃反应表现出了良好的催化活性和较高的C₂和C₃烯烃选择性.     

H2 separation using defect-free, inorganic composite membranes

Defect-free, microporous Al(2)O(3)/SAPO-34 zeolite composite membranes were prepared by coating hydrothermally grown zeolite membranes with microporous alumina using molecular layer deposition. These inorganic composite membranes are highly efficient for H(2) separation: their highest H(2)/N(2) mixture selectivity was 1040, in contrast with selectivities of 8 for SAPO-34 membranes. The composite membranes were selective for H(2) for temperatures up to at least 473 K and feed pressures up to at least 1.5 MPa; at 473 K and 1.5 MPa, the H(2)/N(2) separation selectivity was 750. The H(2)/CO(2) separation selectivity was lower than the H(2)/N(2) selectivity and decreased slightly with increasing pressure; the selectivity was 20 at 473 K and 1.5 MPa. The high H(2) selectivity resulted either because most of the pores in the Al(2)O(3) layer were slightly smaller than 0.36 nm (the kinetic diameter of N(2)) or because the Al(2)O(3) layer slightly narrowed the SAPO-34 pore entrance. These composite membranes may represent a new class of inorganic membranes for gas separation.     

模板剂对SAPO-11的物化及异构性能的影响

采用水热合成法,以二正丙胺（DPA）和二异丙胺（DIPA）混合物为模板剂合成SAPO-11分子筛,考察了模板剂用量和混合模板剂中DPA和DIPA配比对所得产物的影响,并通过XRD、N2吸附、NH3 TPD和29Si MAS NMR等手段对样品进行了表征。结果表明,改变模板剂用量和配比不仅可以调节SAPO-11结晶度,还会改变Si在分子筛骨架上的分布,从而调节SAPO 11的酸性。当模板剂用量比为1.5,模板剂中DPA的质量分数为66％时,样品的Si区面积最小,Si（n Al）（0 < n < 4）结构最多。因此,分子筛酸性和对正十四烷异构活性也最高。