ZSM－5型分子筛对正丁烯选择异构化反应的催化作用

报导了ＺＳＭ－５型分子筛催化剂对正丁烯选择异构化反应的催化性能，利用ＸＲＤ、ＳＥＭ、ＩＲ等方法对催化剂进行了表征，并应用原位红外技术对反应分子丁烯－２在催化剂表面上的吸附，反应行为进行考察．催化剂性能评价结果表明ＺＳＭ－５型分子筛催化剂对此反应具有较好的催化活性和选择性．用碘对其进行改性，可有效地改善催化剂的催化性能．     

分散法制备的CuCl／ZSM—5分子筛催化上C3H6选择性催化还原NO …

研究了由分散法制备的ＣｕＣｌ／ＺＳＭ－５分子筛催化剂上丙烯在过量氧存在下选择催化还原ＮＯ反应，发现该法能使活性组份高度分散于载体上，且所制备的高负载量ＣｕＣ；／Ｈ－ＺＳＭ－５与离子交换法制备的Ｃｕ－ＺＳＭ－５相比在较低反应温度下具有更高的反应活性。     

乙二胺在ZSM—5分子筛催化剂上脱氨制哌嗪

研究了反应温度，反应物浓度及空速对乙二胺在Ｈ－ＺＳＭ－５和Ｋ－ＺＳＭ－５分子筛催化剂上转化为哌嗪反应的影响。在反应温度为３４０℃，乙二胺浓度为５０％和空速为２．３ｈ＾－１条件下，乙二胺在２．６％Ｋ－ＺＳＭ－５催化剂上的转化率为９５％，哌嗪的选择性为９６５。     

复合催化剂中H-ZSM-5酸性对合成气制二甲醚的影响

对合成气制二甲醚（ Ｄ Ｍ Ｅ）复合催化剂中脱水组分 Ｈ Ｚ Ｓ Ｍ ５ 分子筛进行水热处理及 Ｎ Ｈ３ Ｔ Ｐ Ｄ、 Ｃ Ｏ２ Ｔ Ｐ Ｄ 表征． 研究结果表明, 在 Ｈ Ｚ Ｓ Ｍ ５ 分子筛脱水组分上具有两种酸性中心,高温 Ｎ Ｈ３ 的脱附峰代表强酸中心, 低温 Ｎ Ｈ３ 的脱附峰代表弱酸中心． 同时, 亦有两种不同强度的碱中心． 随 Ｈ Ｚ Ｓ Ｍ ５ 水热处理温度的提高, 总酸量及强酸中心数量逐渐降低, 碱性中心数目随 Ｈ Ｚ Ｓ Ｍ ５ 水热处理温度的提高略有增加, Ｄ Ｍ Ｅ的选择性随之提高． Ｄ Ｍ Ｅ 主要是在 Ｈ Ｚ Ｓ Ｍ５ 分子筛的弱酸中心上生成． 对 Ｈ Ｚ Ｓ Ｍ５ 于 ６００ ℃处理后与铜基催化剂混合制得的复合催化剂, 对其反应性能考察后发现, 当 Ｈ２／ Ｃ Ｏ≈２ 时, ４～６ Ｍ Ｐａ、２ ０００～３ ０００ ｈ－ １、２６０ ℃为最适宜反应条件． 此时, Ｃ Ｏ 的转化率≥ ９０％ , 对 Ｄ Ｍ Ｅ 和甲醇的选择性为９６％ , Ｄ Ｍ Ｅ 在所有有机产物中的选择性≥ ８０％ , Ｄ Ｍ Ｅ的含量≥ ２０％ ． 提高反应压力, Ｃ Ｏ 的转化率及 Ｄ Ｍ Ｅ 在产物中的含量有较大提高, 但对 Ｄ Ｍ Ｅ的选择性影响不大．     

硅改性ZSM—5沸石分子筛的酸性,孔径和择形催化性能的研究

在不同条件下用各种硅改性剂对ＺＳＭ－５沸石分子筛进行改性，并将其用于催化乙苯歧化生成对二乙苯的反应。实验结果表明，在合适条件下用ＳｉＣｌ４对ＺＳＭ－５改性后，可以获得高性能形选催化剂。硅改性可以有效地消除催化剂外表面酸中心，并能对分子筛孔道进行微调。根据反应结果和反应物在催化剂中的扩散系数判断，当改性后催化剂的孔道半径与ＮａＺＳＭ－５沸石孔道半径相近时，其催化选择性最佳。     

CuY和Cu－ZSM－5催化剂上NO直接分解活性及活性中心的研究

研究了ＣｕＹ，Ｃｕ－ＺＳＭ－５分子筛制备条件对ＮＯ直接分解活性的影响．结果表明，在不同酸碱度下交换的ＣｕＹ分子筛，在ｐＨ＝９时活性较好，而Ｃｕ－ＺＳＭ－５型在ｐＨ＝７时较好．随交换度提高，Ｃｕ－ＺＳＭ－５活性上升，而ＣｕＹ交换度达４５％后活性趋于平稳：用ＤＴＡ，ＴＰＤ，ＸＰＳ及ＩＲ等技术，对活性中心进行了研究，表明钢是以水合离子形式与分子筛中Ｎａ＋进行交换．Ｃｕ－ＺＳＭ－５的活性位单一，ＣｕＹ上则有两种ＮＯ吸附位．经４００℃焙烧后，铜优先占据Ｙ的β笼，此即活性位．未经焙烧的样品中铜主要以Ｃｕ２＋存在．４００℃抽空处理产生Ｃｕ＋．讨论了ＮＯ在含铜样品表面的反应过程．     

硅改性ZSM－5沸石分子筛的酸性、孔径和择形催化性能的研究

在不同条件下用各种硅改性剂对ＺＳＭ－５沸石分子筛进行改性，并将其用于催化乙苯歧化生成对二乙苯的反应。实验结果表明，在合适条件下用ＳｉＣｌ＿４对ＺＳＭ－５改性后，可以获得高性能形选催化剂。硅改性可以有效地消除催化剂外表面酸中心，并能对分子筛孔道进行微调。根据反应结果和反应物在催化剂中的扩散系数判断，当改性后催化剂的孔道半径与ＮａＺＳＭ－Ｓ沸石孔道半径相近时，其催化选择性最佳。     

HZSM－5沸石上焦化苯的精制脱硫

研究了用ＺＳＭ－５沸石催化脱除焦化苯中噻吩的方法．通过对不同温度下噻吩在ＺＳＭ－５沸石上的吸附和反应的考察以及红外光谱表征，发现在较低温度下，噻吩通过氢键被可逆地吸附在酸性中心上，吸附在强Ｂ酸中心上的噻吩则部分发生反应生成类似硫醇（Ｏｌｅｆｉｎｉｃｔｈｉｏｌ－ｌｉｋｅｉｎ－ｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ）和硫醚的物种，随着温度的提高，一些不稳定的硫化物分解，并伴有Ｈ２Ｓ气体的生成．当反应温度低于３８０℃时，由于这些不稳定的硫化物不能完全分解，部分沉积在ＨＺＳＭ－５催化剂表面，导致催化剂活性中心中毒．当反应温度高于３８０℃时，这些不稳定的物种基本上完全分解，ＨＺＳＭ－５催化剂活性稳定．     

丙烷在双功能ZSM—5催化剂上的芳构化

研究了在Ｚｎ、Ｐｔ、Ｚｎ－Ｐｔ（金属）改性的ＺＳＭ－５分子筛上进行的丙烷芳构化反应，并考察了预还的和反应温度对催化丙烷芳构化的影响，结果表明，在ＨＺＳＭ－５ ，低温时主要是发生酸性裂解反应，高温则发生氢转化反应生成芳烃，使用Ｚｎ、Ｐｔ、ＺｎＰｔ改性的ＺＳＭ－５催化剂显著提高丙烷转化率和芳烃选择性，这主要是由于丙烷直接脱氢及中间产物脱氢的活性增强所致，氢气的随同学原改善了Ｐｔ－Ｚｎ双金属催化剂的脱氢     

乙二胺在ZSM-5分子筛催化剂上脱氨制哌嗪

研究了反应温度、反应物浓度及空速对乙二胺在ＨＺＳＭ５和ＫＺＳＭ５分子筛催化剂上转化为哌嗪反应的影响．在反应温度为３４０℃，乙二胺浓度为５０％和空速为２３ｈ－１条件下，乙二胺在２６％ＫＺＳＭ５催化剂上的转化率为９５％，哌嗪的选择性为９６％．与此同时，用ＮＨ３ＴＰＤ和吡啶ＩＲＴＰＤ确定反应是在弱酸部位Ｌ酸中心上进行的，并依此推测了反应机理．     

晶化时间对ZSM-5分子筛物化性质及催化性能的影响

 考察了ZSM－5分子筛在晶化过程中的变化规律及其在苯与乙烯气相烷基化制乙苯反应中的催化性能．结果表明,当晶化时间为70h时,分子筛晶体开始出现;晶化90h时无定形物相基本消失．晶化时间从90h再延长至150h,ZSM－5分子筛晶粒的大小、形貌和体相硅铝比都基本不变,但分子筛表面的硅铝比逐渐降低．以晶化时间为90h的ZSM－5分子筛原粉为活性组元制备的催化剂,对苯与乙烯气相烷基化制乙苯反应表现出最佳的催化性能．     

高硅ZSM-5沸石孔道和酸性的协同调控及其催化甲醇制丙烯反应性能

通过碱处理结合铬改性策略实现了对高硅 ZSM-5沸石孔道和酸性的协同调控, 制备出了一种具有适宜酸性的高硅多级孔沸石催化剂。在碱处理的过程中, 通过精细调节合成凝胶组成, 在沸石晶体中引入的丰富共生界面, 诱导了介孔的形成, 从而打破了沸石硅铝比对常规碱处理法的限制。在铬改性的过程中, 独特的多级孔结构促进了铬在催化剂中的分散, 从而实现了对酸性的深度改性。在甲醇制丙烯催化反应中, 制备的催化剂表现出了极佳的催化稳定性以及很高的丙烯和总低碳烯烃选择性。     

脱铝八面沸石的催化行为——非晶格铝的影响

经水热处理和SiCl4处理得到了两个系列的脱铝Y沸石USY（W）和USY（T）。经X射线衍射分析、化学分析和ESCA研究确定USY（W）中包含有非晶格铝，通过TPD、IR研究发现，沸石中非晶格铝屏蔽了沸石中的强酸中心，同时产生部分弱酸中心，经异丙苯裂化反应和DTA实验发现非晶格铝的存在虽使反应活性降低，但却提高了抗积碳能力。     

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.     

不同硅铝比两亲性HZSM-5沸石的制备和表征

 采用三甲基氯硅烷并通过控制水的添加量对硅铝比分别为25, 42和101的HZSM-5沸石进行外表面修饰,制得三种两亲性沸石样品. 水的添加量对沸石催化剂的两亲性有显著影响. 红外光谱和低温氮吸附等测试结果表明,两亲性沸石样品具有与各自母体沸石相似的酸性及略小的比表面积. 在环己烯水合及乙酸异戊酯水解的相界面反应中,两亲性沸石分布于水-油两相界面,并表现出明显高于各自母体沸石的催化活性. 硅铝比为42的两亲性HZSM-5样品表现出最佳的相界面催化性能. 相对于环己烯水合反应,两亲性HZSM-5沸石更适用于乙酸异戊酯水解的相界面催化反应.     

异丁烯在不同硅铝比的NanZSM-5型分子筛中的吸附：分子模拟研究

Frameworks of NanZSM-5 type zeolites with various Si/A1 ratios have been constructed and optimized with molecular dynamic quench simulation. The results show that the structure parameters of NanZSM-5 type zeolite, including the bond length and atomic charges, are consistent with those predicted by ab initio cluster calculations. It was also observed that atomic charges of Si atoms were shifted to higher field in NanZSM-5 type zeolite with lower Si/Al ratio. Then, the adsorption of isobutene on NanZSM-5 with various Si/Al ratios has been investigated using grand canonical ensemble Monte Carlo simulation and Cvff-300-1.01 forcefield. The simulated adsorption amount was in good agreement with the experimental data. Based on these facts, the effects of Si/Al ratio on the adsorption amount and adsorption isotherms of isobutene on NanZSM-5 were predicted. The results indicated that Si/Al ratio was important for the adsorption of isobutene and the adsorption amount was decreased as the Si/Al ratio was increased, which can be explained that the atomic charge of Na^＋ cation would influence greatly the π electrons of the isobutene double bond due to the Coulomb force. In addition, the adsorption sites of isobutene and interaction energy of isobutene with NanZSM-5 were also discussed.     

Catalytic Hydration of Aromatic Alkynes to Ketones over H-MFI Zeolites

The hydration of alkyne represents the most straightforward and simplest route toward the synthesis of ketone. Herein, Brønsted acidic zeolites are explored as potential catalysts for the liquid-phase phenylacetylene hydration. The topology structure and Si/Al ratio are disclosed to be key factors controlling the catalytic activity of zeolites. Typically, H-MFI zeolite with a Si/Al molar ratio of 13 exhibits the highest catalytic activity, with turnover frequency of 6.0 h^-1 at 363 K. Besides, H-MFI zeolite shows good catalytic stability and recyclability in the reaction of phenylacetylene hydration, and the substrate scope can be simply extended to other soluble aromatic alkynes. The reaction mechanism of phenylacetylene hydration is investigated by means of kinetic and spectroscopic analyses. The Markovnikov electrophilic addition of phenylacetylene by hydrated protons is established as the rate-determining step, followed by deprotonation and enol isomerization to derive acetophenone product.     

Characterization of acidity in [B], [Al], and [Ga] isomorphously substituted ZSM‐5: Embedded DFT/UFF approach

The structure and electronic properties of the Brønsted acid site in B, Al or Ga isomorphously substituted ZSM‐5 zeolites were studied by using quantum cluster and embedded ONIOM approaches. In the former approach, zeolites are modeled by 5T and 12T quantum clusters, where T represents a Si or Al atom. In the latter model, called “Embedded ONIOM”, the long‐range interactions of the zeolite lattice beyond the 12T quantum cluster is included via optimized point charges added to the ONIOM(B3LYP/6‐31G(d,p):UFF). Inclusion of the extended zeolitic framework covering the nanocavity has an effect on the structure and adsorption properties. We found that the OH distances and v OH of the acidic proton in zeolite obtained from both models can predict the trend of acid strength as: B‐ZSM‐5 < Ga‐ZSM‐5 < Al‐ZSM‐5, which is in very good agreement with the experimental sequence. Furthermore, the PA data calculated from E‐ONIOM is also consistent with the experimental trend: B‐ZSM‐5 < Ga‐ZSM‐5 < Al‐ZSM‐5. It has, therefore, been demonstrated that our embedded ONIOM model provides accurate performance and can be one of the useful and affordable methods for future mechanistic studies involving petrochemical reactions. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. Int J Quantum Chem, 2011     

生物质乙醇在 Fe-HZSM-5分子筛催化剂上脱水制乙烯

乙烯是一种重要的大宗化工原料.目前国内外乙烯的生产方法主要是石脑油裂解法.但是,随着全球性石油资源供求关系日趋紧张,以及该生产过程存在较大环境污染,该工艺面临严峻挑战.生物乙醇是一种可以通过生物质发酵获得的可再生资源.因此,生物质乙醇催化脱水制乙烯工艺受到越来越多研究者关注.该技术的关键在于高性能乙醇脱水制乙烯催化剂的开发.研究发现, Si/Al比大于40的 Fe改性 ZSM-5分子筛在乙醇转换制碳氢化合物的催化反应中具有较高活性,当反应温度大于400oC时,可生成 C1-C9的烷烃、烯烃和芳香烃,其中以 C3产物和芳香烃产物为主.本文研究了 Si/Al比为25-300的 Fe离子交换 ZSM-5分子筛在乙醇脱水制乙烯反应中的催化活性,并利用 XRD, NH3-TPD,吡啶吸附 FT-IR和DRS UV-VIS等表征手段,研究了催化剂的晶相结构、表面组成及酸性位点等,进而探究了该催化反应的反应机理.我们首先考察了 Si/Al比为25-300的 HZSM-5分子筛.随着分子筛 Si/Al比增大,乙醇转化率先增加后降低,在 Si/Al比为100时获得最高值;但是乙烯收率随着 Si/Al比的增加而持续下降, Si/Al比为25时有其最高值47%.经产物分析, HZSM-5(25)和 HZSM-5(300)虽具有相似的乙醇转化率,但前者产生大量 C3+产物,而后者产物只有乙烯和乙醚.据文献报道,乙醚是乙醇脱水制乙烯的中间产物,它的进一步脱水产生乙烯,而乙烯可进一步转化生成 C3+产物.因此,由于 HZSM-5(300)表面酸性较弱,主要生成反应中间体,而 HZSM-5(25)较强的表面酸性又导致乙烯进一步转化,生成 C3+产物.然后我们考察了经过3次离子交换处理的 Fe-ZSM-5催化剂.随着 Si/Al比上升(25-300),乙醇转化率和乙烯收率下降, Si/Al比为25时为其最高值;随着反应温度上升,乙醇转化率在260oC时达到近100%,之后维持不变,乙烯收率也在260 oC时为其峰值,温度继续上升造成乙烯收率再次下降;催化剂空速增大降低乙醇转化率和乙烯收率.经产物分析,温度较低和空速较大时产生大量的反应中间体乙醚,而温度较高时导致乙烯进一步转化生成 C3+产物.在反应温度为260oC、空速为0.81 h-1时, Fe-HZSM-5(25)催化剂上乙醇转化率为98%-99%、乙烯收率为97%-99%,并可实现长达1440 h的单程使用寿命,该值是 HZSM-5(25)催化剂的20余倍,具有很好的工业应用前景.为探究 Fe-ZSM-5(25)催化剂高催化活性和长催化寿命的原因,我们表征了催化剂.从 XRD结果可以看出,离子交换没有损坏 HZSM-5的晶体结构,也没有新的可检测到的物相产生.从 NH3-TPD结果看, HZSM-5(25)的CH/CL(强酸/弱酸)比为0.7, Fe-ZSM-5(25)的CH/CL比为0.29,可知 Fe离子交换降低了分子筛的表面酸性,特别是强酸性位.从吡啶吸附 FT-IR结果看, HZSM-5(25)的 B/L (Br?nsted酸性位/Lewis酸性位)比为1.42, Fe-ZSM-5(25)的 B/L比为0.25,可知 Fe离子交换主要减少的是分子筛表面的 Br?nsted酸性位.文献报道,乙醇脱水制乙烯主要发生在弱酸性位上,而乙烯进一步转化为 C3+产物发生在强酸性位上.所以,催化剂上强酸性位的减少有利于乙烯的生成反应.另据文献报道, Br?nsted酸性位是乙烯聚合、迅速覆盖催化活性位点产生积炭的催化活性中心.因此, Br?nsted酸性的降低可认为是 Fe-HZSM-5(25)催化剂单程使用寿命长较 HZSM-5(25)分子筛显著延长的原因.从 UV-VIS结果得知, Fe-ZSM-5上的 Fe物种主要以骨架内和骨架外 Fe3+为主,此外含有少量低聚合的 FexOy,但几乎没有 Fe2O3颗粒存在.文献记载, Fe3+物种是乙烯形成的活性物种,而 FeOx催化产生乙烯和乙醛.因此,催化剂中大量骨架内和骨架外 Fe3+物种的存在也可认为是该催化剂具有较强乙醇脱水制乙烯催化活性的原因之一.     

Friedel-crafts acylation of 2-methoxynaphthalene over h-beta catalysts: effect of Si/Al ratio

The acylation of 2-methoxynaphthalene with acetic anhydride was carried out over zeolite beta catalysts having various Si/Al ratios. It was found that the reaction performance is strongly dependent on the Si/Al ratio of the catalyst. The catalytic reaction features were elucidated in terms of the acidic properties of the catalysts. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.