芳香类化合物在ITQ-1分子筛中吸附特性的蒙特卡罗模拟

用巨正则统计系综蒙特卡罗模拟研究了苯、甲苯以及间二甲苯分子在ITQ-1分子筛中的吸附特性.从这3种分子的粒子分布云图上,可发现分子的扩散和吸附主要在十二元环超笼内发生,在十元环通道内的吸附和扩散则相对较难.从一系列不同压力下的蒙特卡罗模拟还预测了3种分子的吸附等温线,预测结果与实验结果相符.这3种分子在一定压力下,都可通过十元环通道或连接十二元环超笼的十元环窗口到达分子筛孔道内部,达到较好的吸附平衡状态.     

MCM-22型分子筛中苯分子吸附行为的蒙特卡罗模 拟研究

用巨正则统计系综蒙特卡罗模拟方法研究了纯硅MCM-22型分子筛(ITQ-1)中苯分子的吸附行为。结果表明苯分子在ITQ-1型分子筛中主要存在4个吸附位点。从苯分子粒子分布云图上可以看到苯分子的扩散和吸附主要在12元环超笼内发生。在苯分子的扩散过程中,S2位置附近的苯分子分布较为集中,而S3和S4附近的苯分子分布则较为离散。苯分子通过10元环窗口的运动路径势能面的计算结果表明,苯分子在12元环超笼内可以较为自由迁移,而通过10元环窗口从一个超笼扩散到附近的超笼时则需要较高的激发能量,这个能量大约为100kJ/mol。     

苯与丙烯在MCM-22型分子筛内吸附行为的Monte Carlo研究

采用巨正则统计系综Monte Carlo模拟方法研究了不同温度、不同吸附方式下纯硅MCM-22型分子筛ITQ-1上苯与丙烯分子的吸附行为. 分子筛内吸附质粒子云分布模拟结果显示, 苯和丙烯主要吸附在超笼和十元环孔道内, 其中丙烯分子几乎充满了孔道内部大部分区域, 在链接超笼之间的十元环窗口也充满了丙烯分子, 而苯分子在超笼内和十元环孔道内的吸附却较为分散、均匀. 丙烯与分子筛之间相互作用能高于苯与分子筛之间的相互作用能, 使苯分子吸附相对丙烯分子更为稳定. 温度变化对分子筛上丙烯吸附远大于对苯吸附的影响, 100 kPa时温度由298 K升高至443 K导致丙烯分子吸附量迅速减少, 而对苯分子却没有显著的影响. ITQ-1分子筛上存在苯和丙烯分子的竞争吸附, 使两者吸附相互作用能最可几分布朝着折中方向移动. 苯与丙烯在分子筛内吸附等温线的模拟结果表明, 在温度较高、压力较低时, 丙烯的吸附量小于苯的吸附量.     

噻吩分子及其与异辛烷二元混合物在MCM-22分子筛中吸附的蒙特卡罗模拟

应用巨正则蒙特卡罗模拟方法研究了噻吩分子以及噻吩与异辛烷混合物在MCM-22分子筛中的吸附和分布. 通过模拟获得了噻吩分子在MCM-22分子筛中不同温度(298、363 和393 K)下的吸附等温线和等量吸附热, 以及298 K时噻吩和异辛烷分子二元混合物在MCM-22分子筛中的吸附及分布情况. 结果表明, 吸附温度和吸附压力对噻吩分子在MCM-22分子筛吸附都有影响, 但等量吸附热受温度和吸附量影响较小. 对于二元混合物的吸附, 噻吩和异辛烷在分子筛中存在竞争吸附过程, 噻吩能够大量吸附在MCM-22分子的十元环和超笼中, 而异辛烷主要吸附在MCM-22分子筛的超笼系统, 从而可以将噻吩分子与异辛烷分子分离开来.     

二甲苯在ZSM-5分子筛中的吸附与扩散

本文在298K-493K温度范围内,测定了二甲苯在ZSM-5分子筛中的吸附等温线和扩散系数。间二甲苯在HZSM-5分子筛中的吸附是需要较高活化能而为扩散控制的物理吸附,只有在较高温度下(>393K),才能进入分子筛的敛孔,其扩散系数比对二甲苯小三个数量级。对、间二甲苯在HZSM-5分子筛中的吸附量随温度升高而渐趋接近。但HZSM-5经镁改性后,间二甲苯吸附量大幅度下降,而对二甲苯吸附量变化不大,说明孔道结构因素对提高烷基苯转化的对位选择性起着相当重要的作用。增大分子筛的晶粒尺寸,二甲苯的扩散系数变化不大,表明大晶粒ZSM-5之所以能提高对位选择性,原因在于扩散路线的增长导致扩散较慢的间二甲苯异构化为扩散较快的对二甲苯。     

苯与丙烯在β分子筛上吸附行为的蒙特卡罗研究

采用巨正则统计系综蒙特卡罗模拟方法研究了β分子筛上苯与丙烯分子的吸附行为. 由分子筛内吸附质粒子云分布可知, 在100 kPa时, 丙烯在分子筛上的吸附量要远远大于苯的吸附量. 由吸附相互作用能分布来看, 苯与分子筛之间相互作用能比丙烯与分子筛之间的相互作用能更负, 这就使苯分子的吸附相对于丙烯分子稳定. 相对而言, 温度变化对丙烯吸附影响远大于对苯吸附的影响, 如100 kPa时, 温度由298 K升高至443 K导致丙烯分子吸附量明显减少, 由每8个晶胞吸附98个丙烯分子减少到80个; 而对苯分子吸附却没有显著的影响. β分子筛上存在着苯和丙烯的竞争吸附, 并且吸附分子之间存在相互作用使两者与分子筛之间的相互作用能分布改变. 在压力范围1×10－3～5.0 kPa, 不同温度下苯与丙烯在分子筛内吸附等温线的模拟结果表明, 在较高温度、较低压力下丙烯的吸附量要小于苯的吸附量.     

Y型分子筛中苯分子定域和流动性的蒙特卡罗模拟研究

用巨正则蒙特卡罗模拟方法研究了NaY分子筛中苯的扩散性质。结果表明,在苯分子的扩散过程中,钠Y分子筛中存在两个不同的吸附位点。并且,通过高吸附值下这两个吸附位点附近苯分子粒子分布云图的分析,可以发现这两个吸附位点附近的苯分子具有不同的迁移特性,位点C附近的苯分子基本上是定域的,但位点W附近的苯分子则分散在一个相对较广的区域内,可以在超笼内从一个位点迁移到另一个位点。     

C5烷烃分子在AlPO4-5分子筛中吸附的分子模拟研究

采用分子水平计算机模拟方法研究了环戊烷、正戊烷和2－甲基丁烷在AlPO4-5分子筛中的吸附，得到了有关吸附平衡常数、吸附热、吸附等温线以及平均势能等。结果表明，在373 K，2－甲基丁烷的饱和吸附量高于其他两种异构体；473 K，环戊烷的饱和吸附量高于其他两种异构体；573 K，在所测试的压力范围内，环戊烷的吸附量都高于其他两种异构体，2－甲基丁烷的吸附量高于正戊烷。C5烷烃分子在AlPO4-5中吸附量的不同是由于他们在分子筛中的排列方式不同而引起的。低吸附量时C5烷烃分子平均势能不随吸附量变化；高吸附量时平均势能随着吸附量的增加而降低；而2－甲基丁烷和环戊烷分子的平均势能变化更加明显。     

C4烃在FAU、BEA、LTL型分子筛中吸附的蒙特卡罗研究

应用蒙特卡罗(MC)模拟方法研究了1,3-丁二烯、1-丁烯、正丁烷三种C4烃在FAU、BEA、LTL三种分子筛中的吸附行为. 模拟分别得到了298 K时这些C4烃的纯组分在分子筛中的吸附等温线、吸附质分布和吸附热. 结果表明, 在饱和吸附状态下这些C4烃在FAU分子筛中的吸附量最大, 在BEA分子筛中的吸附量居中, 在LTL分子筛中的吸附量最少. 对于同一种分子筛来说, 正丁烷在其中的等量吸附热最大, 1-丁烯居中, 1,3-丁二烯最小. 对于同一种C4烃来说, 它在LTL分子筛中的吸附热与在BEA分子筛中的吸附热相近, 并且高于在FAU分子筛中的吸附热. 还模拟了543 K、2.0 MPa时这些C4烃的三元混合组分在分子筛中的吸附, 发现正丁烷的吸附量占的比例最大, 1-丁烯居中, 1,3-丁二烯最少.     

改性NaY分子筛吸附模拟油中噻吩的研究

用静态吸附方法研究了CuY分子筛、CeY分子筛和CeCuY分子筛对3种含噻吩的模拟油的吸附。实验结果表明,在相同条件下,以上3种分子筛对模拟油A、B的脱硫率为95%左右,对含环己烯的模拟油C的脱硫率均低于63%。运用BET对分子筛孔结构进行表征和运用IR对吸附模拟油后的分子筛情况进行考察,分析结果表明,Cu和Ce离子交换后的分子筛,BET比表面积下降,微孔比表面积下降,由此影响对模拟油A、B中噻吩的吸附。IR谱图表明,以上3种分子筛都会吸附环己烯,是导致其对模拟油C脱硫率下降的主要原因。     

A new aluminosilicate molecular sieve with a system of pores between those of ZSM-5 and beta zeolite

A new aluminosilicate zeolite (ITQ-39) has been synthesized. This is an extensively faulted structure with very small domains that makes the structure elucidation very difficult. However, a combination of adsorption spectroscopy and reactivity studies with selected probe molecules suggests that the pore structure of ITQ-39 is related to that of Beta zeolite, with a three-directional channel system with large pores (12-MR), but with an effective pore diameter between those of Beta and ZSM-5, or a three-directional channel system with interconnected large (12-MR) and medium pores (10-MR). The pore topology of ITQ-39 is very attractive for catalysis and shows excellent results for the preparation of cumene by alkylation of benzene, while it can be a promising additive for FCC.     

1-丁烯在MCM-22分子筛中的吸附与扩散：Monte Carlo与动力学模拟研究

采用巨正则Monte Carlo方法和分子动力学方法研究了1-丁烯在MCM-22分子筛中的吸附现象和扩散行为,得到了1-丁烯吸附在该分子筛孔道中的相互作用能和在不同孔道中的扩散轨迹和扩散系数.结果表明1-丁烯在MCM-22分子筛中主要存存两个相互作用能区间,1-丁烯优先吸附在十元环孔道中;1-丁烯的扩散和移动主要发生在十二元环超笼的中部,十元环孔道中的1-丁烯扩散速度明显小于十二元环超笼系统中的扩散速度.     

11-丁烯在MCM-2222分子筛中的吸附与扩散: Monte Carlo与动力学模拟研究

采用巨正则Monte Carlo方法和分子动力学方法研究了11-丁烯在MCM-2222分子筛中的吸附现象和扩散行为, 得到了11-丁烯吸附在该分子筛孔道中的相互作用能和在不同孔道中的扩散轨迹和扩散系数. 结果表明11-丁烯在MCM-2222分子筛中主要存在两个相互作用能区间, 11-丁烯优先吸附在十元环孔道中; 11-丁烯的扩散和移动主要发生在十二元环超笼的中部, 十元环孔道中的11-丁烯扩散速度明显小于十二元环超笼系统中的扩散速度.     

Effect of temperature on the diffusion mechanism of xylene isomers in a FAU zeolite: a molecular dynamics study

The diffusion of o-, m-, and p-xylene in a FAU zeolite at 300-900 K was investigated using molecular dynamics simulations. Calculated self-diffusion coefficients of xylene isomers showed that the mobility of p-xylene was the fastest, m-xylene the second fastest, and o-xylene the slowest in the FAU zeolite at the same temperature. The diffusion activation energy of o-xylene, m-xylene and p-xylene was, respectively, determined to be 9.04, 7.45 and 6.44 kJ mol(-1) within the temperature range of 400 to 900 K, while to be 14.12, 13.59 and 15.47 kJ mol(-1) within the temperature range of 300 to 400 K. Xylene density profiles and orientational analysis suggested that this can be attributed to the xylene molecules that diffuse in the FAU zeolite by two different mechanisms at high and low temperatures. The behavior of motion for xylene in the FAU zeolite exhibits a "fluid-like" mode at high temperatures and exhibits a "jump-like" mode at low temperatures.     

Toward understanding the influence of ethylbenzene in p-xylene selectivity of the porous titanium amino terephthalate MIL-125(Ti): adsorption equilibrium and separation of xylene isomers

The potential of the porous crystalline titanium dicarboxylate MIL-125(Ti) in powder form was studied for the separation in liquid phase of xylene isomers and ethylbenzene (MIL stands for Materials from Institut Lavoisier). We report here a detailed experimental study consisting of binary and multi-component adsorption equilibrium of xylene isomers in MIL-125(Ti) powder at low (≤0.8 M) and bulk (≥0.8 M) concentrations. A series of multi-component breakthrough experiments was first performed using n-heptane as the eluent at 313 K, and the obtained selectivities were compared, followed by binary breakthrough experiments to determine the adsorption isotherms at 313 K, using n-heptane as the eluent. MIL-125(Ti) is a para-selective material suitable at low concentrations to separate p-xylene from the other xylene isomers. Pulse experiments indicate a separation factor of 1.3 for p-xylene over o-xylene and m-xylene, while breakthrough experiments using a diluted ternary mixture lead to selectivity values of 1.5 and 1.6 for p-xylene over m-xylene and o-xylene, respectively. Introduction of ethylbenzene in the mixture results however in a decrease of the selectivity.     

P-derived organic cations as structure-directing agents: synthesis of a high-silica zeolite (ITQ-27) with a two-dimensional 12-ring channel system

Recently, efforts have been made to synthesize large-pore, multidimensional zeolite frameworks as a basis for new catalysts to improve various hydrocarbon conversions. A new aluminosilicate zeolite, ITQ-27, has been prepared using the phosphorus-containing structure-directing agent, dimethyldiphenylphosphonium. Its crystal structure was determined in its calcined form by direct methods (FOCUS) on synchrotron powder diffraction data (lambda = 0.8702 A) after the unit cell and space group were determined from tilt electron diffraction experiments on individual microcrystals. The material crystallizes in space group Fmmm, where a = 27.7508(5) A, b = 25.2969(7) A, and c = 13.7923(4) A. The final model, refined by Rietveld methods, comprises seven unique T-sites forming a framework with straight 12-MR channels that are connected by 14-MR openings between them. (Corresponding 12-ring pore dimension is 6.94 A x 6.20 A.) Since access from one 14-MR opening to the next is through the 12-MR channel, the structure is best described as a two-dimensional, 12-MR framework.