具有多级孔的纯硅沸石材料的合成

采用表面活性剂组装沸石晶种的方法, 研究了不同浓度的非离子表面活性剂 P123 对组装的纳米Silicalite-1沸石晶粒的形貌和性质的影响. 实验发现, 在稀溶液体系中 P123 组装的沸石颗粒既在低角区呈现出介孔材料的特性, 又在高角区表现出沸石的结构特征; TEM证实纳米粒子间存在无序的蠕虫状介孔孔道.     

多级孔无铝Beta分子筛的合成与表征

研究了氟介质条件下,合成参数对前驱体黏度和无铝Beta分子筛晶化过程的影响.X射线衍射结果表明,高水硅比可降低前驱体的黏度,但抑制分子筛的晶化.当合成体系中加入成核促进剂(二氧化锗)和晶化促进剂(高氯酸根或磷酸根)后,即使水硅摩尔比高达20~30,在150℃水热合成4 d,仍可获得高结晶性、微米级球形或多面体形无铝Beta分子筛.热重和能谱分析结果表明,极少量高氯酸根和磷酸根可进入分子筛孔道,并影响模板剂四乙基铵根离子的热分解过程.氮气吸附-脱附、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和选区电子衍射分析结果表明,所得无铝Beta分子筛具有多级孔结构,介孔尺寸在3.4~3.8 nm之间,由纳米晶体或纳米棒堆积而成.     

单一模板线性多胺一步合成多级孔ZSM-5沸石微球

线性多胺模板剂(二乙烯三胺(DETA)、三乙烯四胺(TETA)、四乙烯五胺(TEPA))作为单一模板合成了均匀的10-15 μm的多级孔沸石ZSM-5微球. 实验发现, 在水热过程中, 50 nm纳米的沸石晶体粒子自发地堆积成微球, 并且这些微球具有较大的介孔体积, 在傅-克烷基化反应中具有高的催化活性. 同时,我们发现线性多胺起到了模板剂和空隙填充剂的多重功能,这点明显不同于以前我们报道的线性二胺作为模板剂在合成ZSM-5沸石时,主要是起模板剂的作用.     

后处理工艺制备多级孔Ti-BEA沸石及其环氧化催化性能

基于脱铝多级孔BEA沸石与二氯二茂钛的固相反应,开展了钛掺杂量可调的多级孔Ti-beta后处理工艺制备研究.对制备的多级孔Ti-beta样品的理化性质进行了表征,包括X射线衍射、氮气吸附脱附测试、扫描电镜、透射电镜、紫外可见吸收光谱和紫外拉曼光谱等.结果表明,多级孔BEA沸石具有较好的化学稳定性,脱铝-钛化的后处理过程未对样品多级孔结构产生明显影响. 以环己烯和十二烯的烯烃环氧化为探针反应表征了合成多级孔Ti-beta与纯相微孔Ti-beta沸石的催化性能.结果表明,在小分子环己烯的环氧化反应中,多级孔Ti-beta沸石的催化活性(转化率59.4%)与微孔Ti-beta相当(转化率57.9%);但是在较大分子十二烯的催化反应中,多级孔结构Ti-beta材料的催化性能(转化率11.1%)明显优于纯相微孔材料(转化率6.8%),且产物中环氧化物选择性更高(分别为60.3%和37.8%).     

Y沸石和多级孔Y沸石封装CuPhen配合物催化性能的比较

选用常规Y沸石和经后处理法制备的多级孔Y沸石为主体,采用自由配体法将铜菲咯啉（CuPhen）配合物封装在不同Y沸石中,制备了CuPhen/Y复合催化材料。采用X射线衍射、TEM、紫外-可见光谱、N₂吸附-脱附、ICP和TG等手段对所制备复合催化材料的物化性质进行了较为详细的表征,并对封装在不同Y沸石主体中的铜配合物在不同尺寸大小反应底物中的催化氧化性能进行了比较研究。结果表明,在以双氧水为氧化剂的反应体系中,封装于多级孔Y沸石中的铜配合物在不同环烷烃氧化反应中的催化活性均高于封装在常规Y沸石中的催化活性,体现出多级孔Y沸石更为优越的主体性能。此外,同封装于常规Y沸石中的铜配合物一样,封装在多级孔Y沸石主体中的金属配合物催化剂也具有良好的稳定性。     

Y沸石和多级孔Y沸石封装CuPhen配合物催化性能的比较

选用常规Y沸石和经后处理法制备的多级孔Y沸石为主体,采用自由配体法将铜菲咯啉(CuPhen)配合物封装在不同Y沸石中,制备了CuPhen/Y复合催化材料。采用X射线衍射、TEM、紫外-可见光谱、N_2吸附-脱附、ICP和TG等手段对所制备复合催化材料的物化性质进行了较为详细的表征,并对封装在不同Y沸石主体中的铜配合物在不同尺寸大小反应底物中的催化氧化性能进行了比较研究。结果表明,在以双氧水为氧化剂的反应体系中,封装于多级孔Y沸石中的铜配合物在不同环烷烃氧化反应中的催化活性均高于封装在常规Y沸石中的催化活性,体现出多级孔Y沸石更为优越的主体性能。此外,同封装于常规Y沸石中的铜配合物一样,封装在多级孔Y沸石主体中的金属配合物催化剂也具有良好的稳定性。     

β沸石合成与表征的研究进展

β沸石由Mobil公司的Wadlinger等［‘j于1967年首次合成,由于长期未能解决其结构测定问题,加之ZSM系列沸石的合成和成功应用,因此未能引起人们的足够重视,直至1988年揭示了其特有的三维结构特征,尸沸石重又引起人们的兴趣．它具有良好的热和水热稳定性、适度的酸性D‘和酸稳定性及疏水性,且是唯一具有交叉十二元环通道体系的高硅沸石,其催化应用表现出烃类反应不易结焦和使用寿命长的特点,在烃类裂解、异构化、烷烃芳构化、烷基化以及烷基转移反应等方面,表现出优异的催化性能,是十分重要的催化材料．1尸沸石表征1．1卢沸石的…     

具有多级孔结构的NH4-β沸石的直接合成及其性能

以非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚(Tx-15)为模板,设计氟化铵作为矿化剂.在近中性条件下直接合成了具有微孔-介孔复合孔道的铵型β沸石.合成样品采用粉末X射线衍射(PXRD),高分辨扫描电子显微镜(SEM),微分热重(DTG)以及氨程序升温脱附(NH3-TPD)等手段进行了表征.结果表明,氟离子及非离子表面活性剂的加入对沸石的孔结构、酸性质均起到了一定的调变作用.该沸石具有发达的呈梯级分布的多级孔结构,孔容高达0.67 cm3·g-1,且具有较强的Bronsted酸和适度分布的Lewis酸,大大改善了反应物和产物分子的扩散和反应性能.在混合C4烃的催化裂解反应中,该沸石与传统方法合成的β沸石相比,其转化率提高了约15%,烯烃(乙烯和丙烯)产率提高了近10%,芳烃(苯和甲苯)产率提高了3%.     

甲苯在多级孔丝光沸石上的吸附平衡和吸附动力学

为了考察多级孔丝光沸石中介孔的存在对丝光沸石吸附平衡和动力学的影响,选择甲苯分子作为探针分子,对其在具有不同介孔孔隙度的多级孔丝光沸石上的吸附等温线和吸附动力学曲线进行了测试。结果表明,甲苯在多级孔丝光沸石上的吸附等温线可以很好地用双位Toth吸附模型进行描述,由拟合参数以及亨利常数（K_H）和初始吸附热（Q_st）的计算得知,相对于微孔丝光沸石,介孔的引入增大了甲苯在丝光沸石内的吸附量,但减弱了甲苯与沸石表面的相互作用力;另外,甲苯在多级孔沸石表现出高的吸附速率,并随介孔孔隙度的增加而增大,反映了沸石内介孔的存在可有效促进沸石的传质能力。     

等级孔分子筛的可控合成、扩散研究及催化应用

等级孔分子筛是一类具有两种或多种以特定形式排布的孔结构的分子筛材料. 多层等级的孔结构使得分子筛孔道内的分子扩散得到显著改善, 进而提升了其在吸附和非均相催化等领域的应用性能. 等级孔分子筛的制备策略通常有两种, 即“自上而下”后处理法(如对母样分子筛进行脱铝、 脱硅产生介孔)和“自下而上”合成法(如软模板、 硬模板法). 本文主要对近20年来等级孔分子筛的合成方法进行了梳理, 并着重介绍了具有较高应用潜力的“自上而下”制备法. 鉴于合成等级孔分子筛的主要目的是提高分子的晶内扩散, 对近年来客体分子在等级孔分子筛内扩散的实验研究也进行了简要综述. 此外, 本文还综合评述了等级孔分子筛与传统分子筛在催化应用中的对比, 以展示前者在提升催化性能方面(如活性、 选择性等)的独特优势.     

连续流动条件下含氮Beta分子筛催化甲缩醛-异丁烯Prins反应

采用高温氨气氮化法,制备了一系列含氮Beta分子筛样品,并在连续流动条件下,考察了其催化甲缩醛与异丁烯经Prins缩合制异戊二烯的反应性能.利用XRD、 N₂吸附/脱附、元素分析、 ²⁹SiMAS NMR、 NH₃-TPD、 CO₂-TPD和TG等方法对氮化分子筛的结构、酸碱性和反应后积碳进行了表征,研究了反应条件及样品的酸碱性对反应性能的影响.结果表明,以35%甲缩醛水溶液为反应物,在320℃、 2 MPa、异丁烯与甲缩醛摩尔比为7的适宜条件下,铵型Beta为前驱体制备的催化剂对甲缩醛的转化率达99%,异戊二烯的产率达85%.氮化后少量的酸性位和较多的碱性位有利于维持甲缩醛较高的转化率、较高的异戊二烯产率及较低的反应积碳量.催化剂再生6次后仍保持75%异戊二烯产率,样品中Si―N键削弱导致酸碱性变化是再生后反应性能下降的主要原因.     

有机杂化介孔Beta分子筛的合成及在苯甲醇烷基化反应中的应用

针对沸石分子筛在苯甲醇和三甲基苯的烷基化催化反应应用中存在催化活性低及微孔孔道内大量苯甲醇自醚化副反应导致产物选择性低这一难题, 通过引入等级孔结构提高外比表面积和有机杂化修饰封堵微孔孔道的双重策略, 在大幅提升可接触的外表面活性中心数量的同时有效降低苯甲醇进入微孔孔道内发生自醚化副反应, 开发出具有高反应活性及烷基化产物选择性的有机杂化介孔Beta分子筛材料, 大幅度提升了其对苯甲醇和三甲基苯的烷基化反应的催化活性和产物的选择性, 使苯甲醇的转化率从66.8%提升到了99.7%, 烷基化产物的选择性从14.8%提高到50.7%. 本工作为开发高活性及高选择性的烷基化催化剂提供了新的思路.     

Functionalized Hierarchical ZSM-5 Zeolites for the Viscosity Reduction of Heavy Oil at Low Temperature

Herein, we propose a novel approach to reduce the viscosity of heavy oil by functional hierarchical CTMS-ZSM-5-PTMS zeolites. CTMS-ZSM-5-PTMS zeolites synthesized by asymmetric modification and selective alkali etching can reduce the viscosity of heavy oil through adsorbing asphaltenes. This method can reduce the viscosity of heavy oil from hundreds of thousands mPa·s to about ten thousand mPa·s. The work provides an economical and environmentally friendly candidate for heavy oil viscosity reduction under low-temperature conditions.     

具有多级孔道结构、高水热稳定性的含氧化镁Silicalite-1分子筛的合成

通过焙烧将分散在多孔氧化硅母体中的硝酸镁转化成高分散的MgO物种, 然后使用四丙基氢氧化铵(TPAOH)作为结构导向剂, 将含MgO 的母体通过水热晶化合成MgO/silicalite-1 分子筛复合物. X 射线衍射(XRD)、能量X射线光谱(EDX)和透射电镜(TEM)的结果表明MgO物种被均匀地分散在silicalite-1 分子筛晶体中. 将酸处理脱除氧化镁前后的样品在100%水蒸汽800℃ 条件下老化, 结果表明MgO 的引入有效地提高了分子筛的水热稳定性. 此外, 酸洗脱除MgO/silicalite-1分子筛中的MgO提高了分子筛结晶度, 同时引入了一定的介孔. N₂物理吸附-脱附数据证明了酸洗后分子筛中介孔的存在. 水热稳定性的提高和介孔的引入对于在高温下保持催化剂的孔道结构, 提高催化剂的抗积碳能力, 降低催化剂的失活速率以及延长催化剂的使用寿命起着非常重要的作用.     

磷酸盐辅助一步合成介孔Beta分子筛

在合成纳米Beta分子筛的体系中添加磷酸二氢钠等无机盐,通过一步晶化制备介孔Beta分子筛.纳米分子筛组装形成的二次粒子克服了传统纳米粒子难以过滤分离的问题,同时所形成的粒间介孔改善了分子在催化剂内的扩散从而提高催化反应效率.采用X射线衍射、扫描电镜、氮吸附-脱附和氨程序升温脱附等表征方法对材料进行表征,结果表明磷酸二氢钠的用量对介孔体积有很大影响.当NaH2PO4/SiO2摩尔比为0.1时,合成的材料具有较好的孔结构和酸性,并在叔丁醇与苯酚的液相烷基化反应中表现出最好的催化活性.     

以两种季铵碱为模板剂合成A形体富集Beta沸石及其晶化过程

以三甲基环己基氢氧化铵和二甲基乙基环己基氢氧化铵为模板剂或结构导向剂(SDA), 采用超浓水热方法合成了A形体富集的Beta沸石, 用粉末X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 ²⁹Si固体魔角自旋核磁共振(²⁹Si MAS NMR)以及氮气吸附等表征手段对其进行了详细表征, 探索了最优合成条件, 研究了其晶化过程. 结果表明, 在晶化初期产物中己出现A形体过量特征, 随着晶化的进行, A形体的过量程度无显著变化.     

含超微氧化亚钴颗粒Beta分子筛的合成及其催化乙苯氧化性能

杂原子分子筛是指在硅铝分子筛或磷铝酸盐分子筛中含有骨架内或骨架外某种原子或其化合物的分子筛.这些杂原子可以是某些主族元素(如硼、锗、镓)或有变价特性的过渡金属元素(如钛、铁、钴、镍)等.将杂原子或其化合物通过浸渍、离子交换、水热晶化等方式引入沸石分子筛骨架中形成杂原子分子筛,往往可以改变沸石分子筛的骨架结构和理化性能,并赋予沸石分子筛新的催化反应性能.自1983年钛硅分子筛TS-1被发现能够高效催化烯烃环氧化以来,许多杂原子分子筛因其在催化烷烃类及芳烃类氧化、醛酮选择氧化及烯烃类环氧化等领域表现出的优良性能得到了广泛关注.目前,合成含不同杂原子的分子筛已成为分子筛材料开发的一个重要内容.分子筛的微孔孔道结构赋予了被引入其中作为催化中心的杂原子对反应物/产物分子独特的择形选择性;同时,分子筛骨架与杂原子之间往往存在化学键或空间限域作用,使得杂原子在高温高压等反应条件下依然保持高度的分散性,避免由于团聚导致活性降低.钴离子及含钴化合物在烷烃及芳烃类催化氧化反应中表现出很好的活性,能够利用分子氧实现对高碳烷烃及烷基苯的催化氧化.将钴离子及其化合物引入具有合适孔道结构的分子筛,可以提高催化反应的选择性.目前将对含钴分子筛的合成研究主要有后处理法及直接水热法.后处理法包括负载法及离子交换法,用于制备含有钴物种的硅铝分子筛;而直接水热法主要用于制备含有骨架钴的磷酸铝分子筛.目前为止,使用水热法合成含钴的分子筛材料的合成及其催化应用至今鲜有研究报导.这主要是由于传统的分子筛合成体系的高碱性环境会导致钴盐的沉淀,导致其无法被引入分子筛.我们通过优化合成条件,利用含氟体系直接水热法将钴引入Beta分子筛,得到含超微氧化亚钴团簇的Beta沸石分子筛.通过扫描电子显微镜、X射线粉末衍射、紫外-可见漫反射光谱、X射线光电子能谱、透射电子显微镜及H2程序升温还原等表征手段对合成样品的物理化学性质进行了研究,并与使用浸渍、离子交换得到的含钴Beta沸石及水热合成得到的含钴AlPO-5分子筛的相关性质进行了对比.合成得到的含钴分子筛材料中,钴物种以亚纳米尺度的氧化亚钴颗粒形式存在.我们使用分子氧作为氧源,考察了该含超微氧化亚钴的Beta沸石作为催化剂催化乙苯氧化反应的活性.与浸渍、离子交换制得钴硅分子筛及含有骨架钴的磷酸铝分子筛材料相比,含超微氧化亚钴的Beta分子筛表现出更高的催化活性及对苯乙酮/醛的选择性.