红外光谱法研究几种类型的沸石分子筛对于2,6-二甲基呲啶的吸附特性

本文利用红外光谱法研究了几种类型的沸石分子筛对于2,6-二甲基吡啶的吸附特性。结果发现2,6-二甲基吡啶在同一种类型的沸石分子筛表面上与B酸中心、L酸中心结合的稳定性是不同的,前者比后者稳定;它在不同类型的沸石分子筛表面上与L酸中心结合的稳定性也是不相同的:对于NaHY分子筛在300-400℃,对于HM、HZSM-5、HZSM-11在150-400℃,2,6-二甲基吡啶只能选择性地被吸附在B酸中心上。在HZSM-5上进行的置换吸附实验表明,150℃在时吡啶可以定量地置换与L酸中心结合的2,6-二甲基吡啶。     

2,6-二甲基吡啶在Y型分子筛的Bronsted和Lewis酸中心上的吸附动力学

２，６—二甲基吡啶在Ｙ型分子筛的Ｂｒｏｎｓｔｅｄ和Ｌｅｗｉｓ酸中心上的吸附动力学董玉林，杨孔章（山东大学胶体与界面化学研究所，济南２５０１００）关键词Ｙ型分子筛，酸中心，Ｌｅｗｉｓ酸中心，２，６—二甲基吡啶，吸附动力学沸石分子筛是一类固体酸催化剂，在...     

Mo/HZSM-5催化剂上甲烷无氧芳构化反应——HZSM-5分子筛脱铝的影响

采用两种不同的脱铝方法对HZSM-5分子筛进行了预处理,并利用MAS NMR和吸附吡啶的FT-IR对分子筛的结构和酸性质进行了表征,考察了分子筛的脱铝程度对Mo基催化剂上甲烷芳构化反应性能的影响.结果表明,HZSM-5分子筛的酸性过强或B酸量不足,均会导致催化剂严重积炭,但积炭成因不同.母体HZSM-5分子筛上的强B酸中心的存在可促使催化剂上反应中间物种深度脱氢,造成催化剂在反应过程中严重积炭.经水热处理的HZSM-5分子筛,骨架铝脱出严重,造成B酸活性中心不足以及部分微孔阻塞,不利于C2中间物种芳构化,导致芳烃选择性显著降低.经高温N2处理的HZSM-5分子筛,骨架铝脱出相对缓和,在消除母体分子筛上强B酸中心的同时,保留了较多的弱B酸中心,既可满足C2中间物种芳构化反应的需要,又可有效抑制催化剂积炭,导致甲烷芳构化反应性能显著改善.     

吡啶在几种Y型沸石上的吸附量热研究

用微量量热计测定了在室温至600 K范围内吡啶在NaY、CaY、R_EY和HY这几种Y型沸石上的吸附热。实验结果表明, 在这四种沸石上, 存在两种不同类型的酸中心, 一种是B酸中心; 另一种是非活化的L酸中心。B酸中心的酸强度随温度的升高而增加, 而非活化的L酸中心则随温度的升高而减小。在NaY沸石表面上, 只有Na~+一种非活化的L酸中心; 在HY沸石表面上则只有一种B酸中心。在R_EY和CaY表面上, 同时存在着B酸中心和非活化的L酸中心。高温时, 吡啶先吸附在强酸中心H~+上。室温时吡啶在所有试样上的吸附量均在3.0～3.2 mmolg~(-1)之间, 该值正好对应于超笼和β笼中的吸附中心数。     

差热-色谱联用法测吸附热——吡啶在γ-Al_2O_3及NaX沸石上吸附热研究

测量和研究吸附热对探讨多相催化过程及固体催化剂表面活性中心、结构和吸附特性等均有重要意义。本文参照Richardson及杨梦彦的方法,将差热技术与色谱技术相结合,建立了适于测定气-固不可逆吸附的微分吸附热的量热系统。用它测定了吡啶在γ-Al_2O_3及分子筛NaX沸石上的微分吸附热并初步探讨了它们的表面酸性。 1 实验     

苯酚和草酸二甲酯在不同分子筛催化下的酯交换反应

研究了以TS－1、H－ZSM－5、Hβ和H－丝光沸石等不同分子筛为催化剂，苯酚和草酸二甲酯酯交换合成草酸二苯酯反应。通过对催化剂进行吸附吡啶的红外光谱和NH3－TPD表征，考察了不同分子筛催化剂的酸性和酸强度对草酸二苯酯合成反应的影响，确定了催化剂上的弱酸中心是催化苯酚和草酸二甲酯酯交换合成草酸二苯酯反应的活性位，且催化剂的酸性中心越多，酸量越大，催化活性越好。催化剂上的强酸中心促进了副产物苯甲醚的生成。     

用固体核磁共振研究HZSM-35分子筛的酸性

分别采用氘代吡啶和三甲基膦为探针分子,利用高分辨固体核磁共振技术研究了HZSM-35分子筛与探针分子之间的相互作用以及分子筛的酸性. 结果表明,探针分子氘代吡啶能够进入分子筛的十元环孔道和八元环孔道,但需在300 ℃下长时间吸附才能扩散到八元环开口的孔穴中. 吸附氘代吡啶后的 1H MAS NMR谱和吸附三甲基膦后的 31P MAS NMR谱表明,这两种孔道中均具有两种酸强度不同的B酸位,并且B酸的数量多于L酸的数量.     

DFC-1氢型丝光沸石的吸附热与甲苯歧化催化活性的研究

在工业生产条件下对催化剂和催化作用的动态研究已经引起重视。吸附热能反映催化剂表面能量状况和吸附分子间的相互作用,是表征催化剂表面性质的重要参量。对于国产甲苯歧化催化剂DFC-1氢型丝光沸石(简称HMDFC-1)的吸附热和催化活性之间关系的报道还不多。在用吸附差热方法考察HMDFC-1的表面酸性时发现,在动态条件下HMDFC-1存在着对NH_3可逆和不可逆两种吸附,而对吡啶则只有不可逆吸附。本文利用脉冲色谱法分别测定了苯、甲苯、二甲苯在HMDFC-1上以及在被NH_3中毒的HM吸附热,和甲苯在被吡啶中毒的HMDFC-1上的吸附热,并以吸附热的差别区别了两类DFC-1上的酸中心,找出了催化活性随甲苯吸附热的变化曲线。     

ZSM-5型分子筛的表面酸性与催化活性

合成了一批不同硅铝比的HZSM－5沸石分子筛，并用CO62 ,Fe^3 离子对其进行改性，测定了它们在醛氨缩合反应合成吡啶中的活性和选择性。对照它们的NH3－TPD，吡啶吸附红外光谱，研究了催化剂的表面酸性与醛氨缩合催化活性的关系。研究表明，硅铝比较小时，HZSM－5的酸中心较多，但过多的酸中心会引发其它的裂解反应和缩合反应，从而降低催化剂的活性和选择性；当硅铝比为120左右时，催化活性达到最大，吡啶碱产率达60％；若继续增大硅铝比，则无足够的酸中心进行反应，用Co^2 ,Fe^3 离子对HZSM进行改性，其B酸中心变化不明显，L酸中心减少，对氨气的吸附能力有所下降，从而保证了适当的酸中心暴露，有利于反应，采用CoZSM-5催化剂，吡啶碱产率可达78％。     

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.     

V2O5/高硅分子筛的酸性与甲苯气相选择氧化

用固体离子交换法制备了Ｖ２Ｏ５／ＺＳＭ－５和Ｖ２Ｏ５／丝光沸石两类催化剂。通过ＸＲＤ，ＬＲＳ，ＸＰＳ和Ｓｇ测定表征了Ｖ２Ｏ５在分子筛上的分散状态。用吡啶吸附红外光谱法和正丁胺非水溶液回滴法研究了催化剂的表面酸性。用ＥＳＲ研究了甲苯在催化剂上的吸附。结果表明，催化剂的酸性不同，它们吸附甲苯的能力也不同，对甲苯气相选择氧化的活性和选择性也有较大的差异。同时，甲苯选择氧化成苯甲醛的能力还与Ｖ２Ｏ５在分子     

碳四烃在改性HZSM-5分子筛上芳构化研究

研究了炼厂混合C_4烃在Zn、Ga、Cr、La改性的HZSM-5分子筛催化剂上的芳构化反应,采用TPD和IR测定了催化剂的表面酸性质。结果表明,用Zn(3%)和Zn(2%)Ga(1%)改性的HZSM-5分子筛具有较好的芳构化性能;各改性HZSM-5分子筛催化剂芳构化性能变化与表面酸性有关,总酸量下降,芳构化活性下降,强B酸中心减少,深度裂解反应减少;Zn的单组分和双组分改性的HZSM-5分子筛催化剂芳构化活性的增高与表面强L酸浓度增加和吡啶吸附IR谱中的1615cm~(-1)吸收峰出现有关。     

表面含磷酸的介孔分子筛P-SBA-15的合成及其性能评价

采用后合成法，将磷酸固载在纯硅介孔分子筛SBA-15表面上。利用X射线衍射（XRD）、红外光谱（IR）、氮气吸附 脱咐法（BET）分析方法表征催化剂的物理性能。结果表明，催化剂P-SBA-15在高温焙烧后保持了稳定的介孔分子筛SBA-15结构，该催化剂的比表面积和孔径分别为605.45m2/g和5.576nm（磷硅摩尔比5%）。选用十一碳烯酸与异丙醇的酯化反应对催化剂P-SBA-15的催化反应性能进行评价，同时与其他几种微孔沸石分子筛催化剂催化性能相比表明，磷酸改性的介孔分子筛P SBA 15是合成十一烯酸异丙酯较为理想的固体酸催化剂，考察了催化剂的稳定性。     

丝光沸石酸性组元对二甲苯临氢异构化的影响

用微型积分反应器研究了丝光沸石酸性组元的硅铝比和Na~ 交换度对二甲苯临氢异构化催化剂活性和选择性的影响。并用计算机逐步回归方法将这种影响进行了定量关联。采用吡啶和2,6—二甲基吡啶逐次毒化沸石表面的Br(?)ensted 酸和Lewis 酸中心的方法,测定了一组Na~ 交换度不同的催化剂的表面酸量及其对异构化的表观反应级数。初步探讨了沸石酸性组元——催化性能——酸性性质之间的关系。     

前沿色谱法测定超稳Y沸石的酸性

用前沿色谱法测定吡啶及位阻胺（2,6-二甲基吡啶）的吸附量并与吡啶吸附红外光谱法相对照,研究了超稳Y沸石USY和HSY的酸度及变化趋势,结果表明,两种方法所得出的酸性变化规律大致相同,但前者测定的B酸与L酸量之比远高于后者,表明位阻胺不只吸附在B酸位上而且吸附在L酸位上,沸石的孔结构对酸性测定有着显著的影响。     

合成乙苯ZSM—5催化剂的FT—IR研究

ZSM-5沸石由于具有独特结构,作为新型的择形催化剂广泛应用于石油化工催化反应中.人们普遍认为这些催化反应是由于沸石的酸中心引起的,尤其是B酸中心,因此对此做了较多的研究.我们选用不同反应时间,苯与乙烯气相烷基化合成乙苯ZSM-5催化剂,用吡啶吸附方法研究了ZSM-5催化剂的酸性,结合催化剂活性考察数据,得到了一些有意义的信息.     

表面含磺酸基的介孔分子筛催化剂SBA-15-SO3H的制备及其催化性能

采用直接和后合成两种方法制备出含磺酸基的介孔分子筛SBA-15-SO₃H,用XRD和红外光谱分析制备过程中催化剂结构和组成的变化.结果表明,两种方法制备出的含磺酸基的催化剂都保持了SBA-15分子筛的完整晶体结构,并含有质子酸中心-SO₃H;固体核磁共振表征结果证明,两种方法都使MPTMS存在于分子筛的表面;用N₂吸附-脱附测定了它们的比表面积、孔径和孔容;TGA分析认为,MPTMS在分子筛表面的热稳定性大于300℃,酸碱滴定结果说明,直接法获得的催化剂的酸中心多于后合成法.酯化反应结果表明,直接法合成的催化剂比后合成法具有更高的稳定性,且简便、快捷、高效.     

Cu(Ⅰ)/Hβ双功能羰基化催化剂的活性中心及其作用机理

 采用固体离子交换法制备了Cu（Ⅰ）／沸石双功能羰基化催化剂,以CO,吡啶和NH3为探针分子,用原位FT－IR和TPD方法研究了活性中心的性质和作用机理．结果表明,在Cu（Ⅰ）／Hβ沸石双功能催化剂中存在固体酸和金属羰基两类活性中心,其中B酸中心的数量可以用Cu＋交换来进行调变和控制,而金属羰基活性中心则分布在两类不同的位置上,分别构成Cu＋与Cu＋（CO）以及Cu＋（CO）与Cu＋（CO）2两个可逆的动态平衡,平衡移动时伴随着CO的吸收和释放．本文的研究结果支持两类活性中心协同催化的机理,即固体酸中心使醇质子化形成正碳离子后,金属羰基活性中心协同催化,最终形成羧酸或羧酸酯．     

WO3/ZrO2固体酸催化苯与1-己烯烷基化反应

 用浸渍法制备了WO3/ZrO2及碱金属K或碱土金属Sr掺杂改性的WO3/ZrO2固体酸催化剂. 采用X射线衍射、 N2吸附、 NH3程序升温脱附和吸附吡啶的红外光谱等技术表征了K或Sr对WO3/ZrO2催化剂结构和表面酸性质的影响. 研究了WO3/ZrO2及K或Sr掺杂改性的WO3/ZrO2固体酸对苯与1-己烯烷基化反应的催化性能. 考察了催化剂制备条件和反应条件对催化剂活性的影响以及催化剂的重复使用性. 结果表明,引入K或Sr可调变WO3/ZrO2固体酸中的ZrO2晶相和固体酸的酸强度、酸量以及Lewis酸中心与Brnsted酸中心的比值. 适量K或Sr掺杂改性可提高WO3/ZrO2催化剂对苯与1-己烯烷基化反应的催化活性和稳定性,在常压和80 ℃的温和条件下,反应10 min后, 1-己烯的转化率可达99%, 单烷基选择性为100%. 该催化剂可多次重复使用,催化活性稳定.     

高中油型加氢裂化催化剂用Y型沸石的改性研究

采用络合-水热-酸联合处理的方法对Y沸石进行了改性,改性后的沸石用于制备高中油型加氢裂化催化剂,并考察了沸石改性对高中油型加氢裂化催化剂反应效果的影响。氮吸附、XRD、TEM和吡啶吸附 脱附红外光谱法等表征结果表明,酸处理可以有效脱除分子筛中的非骨架铝,增加改性Y沸石的比表面积和二次孔的孔容,并起到优化酸中心的目的。反应评价结果表明,Y沸石经酸处理改性后,由于比表面积、二次孔孔容的增加和酸性的优化,所制得的催化剂可明显提高高中油型加氢裂化加氢裂化的中油收率。