丝光沸石催化二甲醚羰基化研究进展

二甲醚羰基化反应是在二甲醚分子中定向插入一氧化碳的重要增碳反应,在工业生产中具有重要意义.近年来,研究发现廉价的丝光沸石可催化二甲醚羰基化反应,且具有较高的反应活性和十分优异的羰基化产物选择性,因此,得到了广泛的研究.本文对丝光沸石催化二甲醚羰基化的研究进行综述,介绍了羰基化反应的机理,并总结丝光沸石内部酸性位点调控的...     

预吸附吡啶增强二甲醚在丝光沸石上羰基化反应的稳定性

 对比研究了二甲醚在氢型丝光沸石和吡啶修饰的氢型丝光沸石上的二甲醚羰基化反应. 结果表明, 吡啶预吸附大大提高了二甲醚羰基化反应的稳定性, 并且在 473 K 反应 48 h 能够保持约 30% 的乙酸甲酯收率. 原位红外光谱和 NH3 程序升温脱附研究发现,吡啶吸附在 12 元环内, 而 8 元环内的酸性位基本不受干扰. 129Xe 核磁共振研究表明, 未经修饰的丝光沸石反应后孔道严重堵塞, 而吡啶修饰的分子筛反应后孔道基本不变. 因此, 12 元环内酸性位是积炭失活位, 吡啶吸附抑制了 12 元环内积炭的生成, 二甲醚羰基化反应能够在 8 元环内活性位上顺利进行.     

微米及纳米丝光沸石分子筛上二甲醚羰基化反应的积碳分析

对比研究了在传统微米尺寸和新结构纳米丝光沸石催化剂上二甲醚羰基化合成乙酸甲酯的反应行为.结果表明,通过减小分子筛的尺寸到纳米水平,可以有效提高反应物和产物到达或者脱离反应活性位的效率,从而提高了二甲醚的转化率;更重要的是,抑制了硬积碳的生成,使催化剂保持了更高的稳定性.     

无机体系合成纳米丝光沸石组装体及其优异的二甲醚羰基化催化性能

乙醇是一种重要的有机化工原料和燃料/燃料添加剂.二甲醚(DME)羰基化制乙酸甲酯(MAc)并进一步加氢制备乙醇提供了一条乙醇生产新途径.作为该路线的核心过程,DME羰基化制备MAc反应具有原子经济性高和反应条件温和等特点,近年来备受关注.在DME羰基化制备MAc的多相催化剂中,丝光沸石(MOR)是迄今为止最为高效的催化...     

改性丝光沸石催化二甲醚气相羰化的反应性能

对比研究了铜/钾改性丝光沸石、铜改性丝光沸石、H型丝光沸石上二甲醚气相羰化制醋酸甲酯的反应行为,并通过XRD、NH3-TPD、SEM、TEM及FT-IR等对反应前后催化剂进行了表征分析.丝光沸石负载Cu后,改变了反应过程中催化剂上积炭中间物种的形态,由石墨状"硬碳"转变为易于消除的"软碳"(结焦),从而提高了羰化反应的活性和稳定性;K改性的Cu/MOR沸石,由于K对沸石表面强酸位的调变,抑制了二次反应的发生,进一步提高了二甲醚气相羰化反应的稳定性.     

碱金属丝光沸石的表征及对甲胺合成反应的性能

对不同碱金属含量和不同温度水汽处理的丝光沸石样品，用ＸＲＤ和ＩＲ进行了物性表征，对其中某些样品以甲醇与氟合成甲胺反应用连续反应一在线分析进行了考察．水汽处理后，沸石发生骨架脱铝并保持很高的结晶度，其Ｂ酸总酸量及强酸量均剧降；甲醇转化活性反而提高，二甲胺选择性也显著提高，三甲胺选择性降至很低．表明过多、过强的酸性中心于本反应无益．此外，沸石经水汽处理后发生多种变化，产生了良好的择形催化效应．     

丝光沸石的酸性质调控及在二甲醚羰基化反应中的催化性能（英文）

二甲醚(DME)羰基化制乙酸甲酯(MA)及MA加氢制乙醇,是一条新兴的合成气间接法制乙醇工艺.其中,DME羰基化合成MA反应原子经济性高,反应条件温和.特别是以丝光沸石(MOR)为催化剂时,反应在较低温度(473 K)下MA选择性即可达到99%,这使得该工艺具有良好的竞争力和工业化前景.在已有的文献报道中,学者们将MA的高选择性归结于分子筛八元环(8-MR)结构的限域效应,红外和DFT计算表明八元环的Br?nsted酸位上可以专一性催化CO插入吸附态的甲基形成乙酰基中间体.为了建立八元环Br?nsted酸位点与活性的关系,研究者一般采用化学脱铝和离子交换等方法减少八元环Br?nsted酸位点,以观察反应活性降低的趋势.事实上,采用直接合成手段选择性地调控H-MOR的酸性,以此提高其羰基化活性的研究报道十分有限.因此,我们通过多种方法来调变MOR的骨架Al元素分布,包括改变水热合成中溶胶的组成、选择适宜的模板剂以及对样品进行酸处理等,获得了一系列酸量和酸分布不同的H-MOR分子筛.通过考察DME羰基化制MA的反应性能,进一步明确酸性调控对分子筛催化剂结构和性能的影响.首先通过XRD和N2物理吸附对所有样品的织构性质进行表征,结果发现各样品均为纯的MOR晶相,相对结晶度也较为相近.比表面积和孔分布计算结果显示,各样品的孔结构也大致相同.特殊地,以环己亚胺(HMI)为模板时得到的样品结晶度较低,比表面积和孔体积较小.这是因为HMI的碱性较弱,因此在水热合成过程中的结构导向力较弱,无法高效地促进分子筛成核.酸处理会造成分子筛骨架T原子少量脱除,导致结构轻微破坏,但总的来说影响不大.在排除了晶相与结构方面的差异后,我们基于不同环内酸性位点对不同尺寸碱性分子的可接近性存在差异这一特点,结合ICP-OES,27Al MAS NMR,NH_3-TPD和Py-FTIR等多种表征方法对MOR分子筛八元环和十二元环的Br?nsted酸位进行定量分析.通过计算骨架Al含量及Na M样品的对照,验证了NH_3-TPD的峰位归属,认定高温处的NH_3脱附峰能够准确反映H-MOR骨架中Br?nsted的酸总量.通过Py-FTIR获得了H-MOR样品中十二元环的Br?nsted酸量.由此发现通过不同方法得到的H-MOR催化剂上八元环内的Br?nsted酸比例存在较大差异(55.5%–72.7%),并且普遍高于商业H-MOR样品(54.5%),说明我们通过控制合成条件或者酸处理可以有效地调控骨架Al元素的分布,进而导致Br?nsted酸在不同环内的分布比例发生变化.尤其是当HMI作模板剂时,由于其分子尺寸较大,仅可以进入分子筛的十二元环,促使Al原子向八元环富集,因而在样品结晶度较低的情况下,八元环内的Br?nsted酸仍显著增加.反应测试结果表明,不同催化剂虽然均具有较高的选择性,但反应初始活性差别明显.将MA的生成速率与八元环的Br?nsted酸量相关联,发现二者呈线性正相关关系,由此验证了文献中八元环内Br?nsted酸位是DME羰基化制MA反应的活性位点这一学术观点,同时更加肯定了我们对分子筛酸性的调控是有效且成功的.我们的实验结果为分子筛的酸量和酸分布调控提供了有益信息,也为后期DME羰基化反应催化剂的优化和设计提供了参考.     

丝光沸石合成与表征的研究进展

丝光沸石 ( MOR)是人类认识最早的沸石之一 ,分天然和合成两类 .1 864年 How首次命名天然丝光沸石[1] . 1 948年 ,Barrer等 [2 ] 用碳酸钠为矿化剂 ,使混合硅酸凝胶与铝酸钠水溶液在 2 65～ 2 95℃下水热晶化 ,首次合成出丝光沸石 .丝光沸石具有优良的耐热、耐酸和抗水汽性能 ,工业上广泛用作气体或液体混合物分离的吸附剂及石油化工与精细化工催化剂 .1丝光沸石结构丝光沸石中由 5～ 3结构单元连接的四元环和五元环 (五元环占优势 )构成椭圆形 1 2元环主通道 ,主通道间有八元环通道沟通 .1 2元环直筒形通道尺寸 0 .695× 0 .5 81 nm,八元…     

空间位阻对吡啶过度修饰导致丝光沸石二甲醚羰基化酸性位中毒后 再生的诱导作用

当今世界环境与能源问题日益加剧,乙醇作为一种重要的清洁燃料和化学品受到广泛关注,迫切需要探索高效的乙醇合成方法,以满足日益增长的市场需求.其中,将煤炭、生物质、页岩气等为原料合成的二甲醚通过羰基化反应制乙酸甲酯、乙酸甲酯加氢制乙醇的串联式绿色乙醇合成路线具有重要的工业应用前景.然而,在二甲醚羰基化过程中,丝光沸石分子筛易积碳失活,阻碍了其工业应用.吡啶改性可以毒化丝光沸石12元环孔道中的酸性位,抑制积碳的形成,进而大幅度提高该催化剂的稳定性,但同时会使其催化活性降低约40%–50%.为了解决这一难题,本文从分子水平上研究了吡啶吸附行为以及分子筛骨架空间位阻对丝光沸石催化剂上二甲醚羰基化反应的影响.通过解析丝光沸石的骨架结构,我们发现位于8元环侧袋和12元环孔道共用孔壁处O_2位置上的酸性位是二甲醚羰基化反应的活性位,但它们在吡啶修饰过程中易被毒化而使催化剂活性下降.密度泛函理论计算结果表明,吡啶分子因受分子筛骨架空间位阻的影响,在O_2处酸性位上的吸附较弱.而实验结果也表明,通过673 K热处理可以再生被吡啶毒化的O_2活性位,而并不影响12元环孔道中其它吡啶分子的吸附.因此,该热处理方法可以使丝光沸石催化剂保持高稳定性的同时,将二甲醚羰基化反应催化活性提高约60%.本文从分子水平证明了丝光沸石中O_2活性位对二甲醚羰基化反应的重要作用,为绿色乙醇合成技术研究提供了新的思路,也为其它高效分子筛催化体系设计提供了有益的参考.     

莫来石管上丝光沸石膜的合成与渗透汽化性能

采用不添加有机模板剂、配比为n_(Na_2O):n_(Al_2O_3):n_(SiO_3):n_(H_2O)=0.25:0.015～0.1:1:15～60溶胶,在涂有晶种的多孔莫来石管上水热合成出了丝光沸石膜。制备的膜经XRD和SEM表征。考察了合成时间、硅铝比、水硅比和硅源等因素对膜生长及其性能的影响。合成时间的延长有利于丝光沸石c轴方向的优先生长,然而优先取向生长膜层并未提高膜在水/乙醇分离体系中的渗透通量和选择性。优化条件下合成的膜具有较高的渗透汽化性能,在348 K、水/乙醇(10/90,W/W)混合溶液中的渗透通量和分离因子分别为0.70 kg·m~(-2)·h~(-1)。和860。基于XRD和SEM表征结果,高的渗透汽化性能可归结于在莫来石支撑层与较为疏松的表面晶体层之间形成的致密中间层。     

Isolated zinc in mordenite stabilizing carbonylation of dimethyl ether to methyl acetate

Mordenite with the isolated zinc ions enhanced the catalytic performance for carbonylation of dimethyl ether to methyl acetate. The addition of Zn affected the acid properties of the catalysts, further changed the rate of coke deposition.     

一步法合成二甲醚整体式催化剂的制备及反应性能研究

以蜂窝陶瓷为载体、γ-Al₂O₃为惰性涂层、C301/HZSM-5为活性组分制备出一种整体式合成二甲醚催化剂。BET、XRD和SEM分析结果表明,活性组分均匀负载在载体表面上,催化剂具有良好的结构和织构特点。在固定床反应器中考察了整体式催化剂上CO加氢一步法合成二甲醚的反应性能,并与C301/HZSM-5颗粒（粉末）催化剂进行了比较。在温度260℃、压力4.0MPa、合成气空速1500mL/(g·h)的条件下,整体式催化剂上CO转化率达到79.62%,二甲醚选择性为70.58%,分别比C301/HZSM-5颗粒催化剂高出7.78%和9.44%。100h的稳定性实验结果表明,整体式催化剂可以保持较高的活性和选择性,而颗粒状催化剂的活性有明显的下降。
     

生物质间接液化合成燃料二甲醚

在双功能催化剂JC207/HZSM-5上,对流化床内制备的生物质气脱碳后合成二甲醚进行了研究。结果表明,二甲醚时空产率在260℃达到最大;随反应压力升高而增大;随空速的增加,时空产率先增加后降低。同时发现,在合成二甲醚的生物质气中须把生物质气中二氧化碳降低到5%后才可以提高甲醇合成反应速率,进而提高二甲醚合成反应速率。     

双功能催化剂中不同组分对一步法合成二甲醚的影响

采用干磨法,选用不同种类甲醇合成组分和不同种类的甲醇脱水组分制备双功能催化剂,并在高压固定床反应器评价其催化性能.研究表明,催化剂JC207是一种较优的甲醇合成催化剂,其最佳配比为80％.分子筛是一种较好的甲醇脱水催化剂,其最佳配比为20％.通过寿命试验和催化剂的XRD表征发现催化剂晶相没有改变,催化剂结构保持稳定.     

A new catalyst for direct synthesis of dimethyl ether from synthesis gas

A new catalyst has been prepared by coprecipitation sedimentation method developed in our laboratory. It exhibits excellent catalytic activity, selectivity and stability for conversion of synthesis gas to dimethyl ether: conversion of CO 92%, selectivity of dimethyl ether 98%. Catalytic properties of the catalyst show no evident change after being used for 100 h.     

水热合成的MoO3-SnO2催化剂催化氧化二甲醚的性能研究

采用无沉淀剂水热法一步合成了MoO₃-SnO₂复合金属氧化物催化剂,通过调变Mo/Sn物质的量比,考察了催化剂上活性组分MoO_x分散程度对二甲醚（DME）低温氧化生成甲酸甲酯（MF）反应性能的影响。当Mo/Sn=1∶2,反应条件为150℃时,催化剂表现出较好的催化性能,DME转化率为22.0%,MF选择性达到77.6%。实验中采用TEM、XRD、Raman、FT-IR、NH₃-TPD及H₂-TPR等表征对催化剂晶体结构及表面性质进行了分析。结果发现,Mo/Sn物质的量比变化会对催化剂晶体结构产生显著影响,钼氧化物在SnO₂表面形成不同分散程度的MoO_x结构,这种钼氧化物结构的变化进一步影响了催化剂表面的酸性及氧化还原性,是造成催化性能差异的主要原因。     

水热和草酸改性对Y分子筛结构和酸性的影响

采用水热与草酸处理相结合的方法对NaY分子筛进行了超稳化和脱铝改性,并利用XRD、红外、NH3-TPD及原位红外技术测试了Y型分子筛结构和酸性.结果表明,水汽处理温度从500℃提高到600℃,Y型分子筛的晶胞常数a0从2.4729 nm降到2.4461 nm,硅铝比从4.22提高到10.35,相对结晶度从53.4%提高到84.3%.随着草酸加入量从0.04 g/g增加到0.36 g/g,总酸量从0.462 mmol/g降到0.315 mmol/g.     

Synthesis of ethylidene diacetate from dimethyl ether, CO and H2

Ethylidene diacetate was prepared by reacting dimethyl ether, acetic acid and syngas in the presence of a catalytic system comprising RhI3, PPh3 and CH3I. The effects of reaction temperature, pressure, time and the CO/H2 molar ratio on the conversion of dimethyl ether and the product selectivity were investigated under the same catalyst formulation. Results showed that a maximum conversion of dimethyl ether was obtained when a mixture consisting of 0.3 mol dimethyl ether and 120 ml acetic acid was reacted at 180 ℃ and 3.0 MPa for 10 h at a stirring speed of 600 rpm under a syngas flow with a CO/H2 molar ratio of 2.5, which was catalyzed by a catalyst mixture comprising 0.3 g RhI3, 6 g PPh3 and 1.3 g CH3I. The selectivity of ethylidene diacetate increased with temperature, decreased with the CO/H2 molar ratio and exhibited a maximum with pressure.     

Optimization of hydrothermal synthesis of H-ZSM-5 zeolite for dehydration of methanol to dimethyl ether using full factorial design

H-ZSM-5 zeolite was synthesized by hydrothermal method.The effects of different synthesis parameters,such as hydrothermal crystallization temperature(170-190 C) and Si/Al molar ratio(100-150),on the catalytic performance of the dehydration of methanol to dimethyl ether(DME) over the synthesized H-ZSM-5 zeolite were studied.The catalysts were characterized by N 2 adsorption-desorption,XRD,NH 3-TPD,TGA/DTA,and SEM techniques.The full factorial design of experiments was applied to the synthesis of H-ZSM-5 zeolite and the effects of synthesis conditions and their interaction on the yield of DME as the response variable were determined.Analysis of variance showed that two variables and their interaction significantly affected the response.According to the experimental results,the optimized catalyst prepared at 170 C with the Si/Al molar ratio of 100 showed the best catalytic performance among the tested H-ZSM-5 zeolite.