HZSM-5沸石的酸性和芳构化活性研究

较系统地研究了质子化方法、硅铝比、焙烧温度和水热处理条件对HZSM-5沸石的酸性和芳构化活性的影响,比较了不同方法合成的ZSM-5芳构化性能。结果表明:用直接法合成的ZSM-5氢型的芳构化活性较高,且Si/Al 越低,芳构化活性越高。质子化方法对HZSM-5芳构化活性影响不大。B酸量和L酸量均随HZSM-5的Si/Al降低而增加,酸性羟基的稳定性则随Si/Al增加而提高。红外光谱上以1547cm~(-1)表征的B酸量和以3610cm~(-1)表征的羟基量随HZSM-5的焙烧温度升高而近似平行地下降。L 酸量则随焙烧温度升高开始增加,然后迅速下降。水热处理在一定的温度和水汽量范围内,对HZSM-5的酸强度分布和芳构化活性影响不大,超过这个范围,酸性和活性迅速降低。Si-OH-Al 基酸强度不均匀,将最强B酸与芳构化活性相关联,表明最强B酸位是HZSM-5芳构化的活性中心。     

HZSM-5型沸石表面结构OH基及其酸性的红外研究

本文利用红外光谱法考察了HZSM-5型沸石在100—600℃之间表面结构OH基的吸收谱带(3720与3608厘米~(-1)及3668厘米~(-1)处的肩峰),比较了用乙胺与四乙基氢氧化铵为原料合成的HZSM-5型沸石的表面性质(OH基与氘交换性质)。化学吸附吡啶的红外光谱表明该沸石表面上有质子酸中心与非质子酸中心,这两种酸性中心在一定的条件下可相互转化。表征质子酸的3608厘米~(-1)谱带强度大于3720厘米~(-1)。当温度由100增到400℃时,酸性不断增加,超过这个温度时,3608厘米~(-1)处的谱带强度开始下降,非质子酸开始增大。     

HZSM-5沸石上酯化反应的研究

以醋酸和乙醇的酯化为典型反应,讨论了一系列HNaZSM-5沸石的阳离子交换度对酯化活性和选择性的影响,并与不同交换度的HNaZSM-5沸石的TPD酸性测定结果进行了关联。考察了不同温度焙烧的HZSM-5对酯化活性和选择性的影响,并与不同温度焙烧的HZSM-5沸石吸附吡啶的红外光谱进行了关联。结果表明,酯化反应既可以在B酸中心上进行,亦可以在L酸中心上进行;而乙醇分子间脱水主要是在B酸中心上进行。有机胺中毒实验的结果证明,酯化反应主要是在HZSM-5沸石的内表面上进行的。     

热分解型HZSM-5沸石的酸性Ⅰ.空间位障作用

本文用量热滴定法和电位滴定法研究了NH_4ZSM-5热分解形成HZSM-5沸石的酸性。结果表明,热分解型HZSM-5沸石酸度的形成分两个阶段;并观察到,由于阳离子的作用,在分子进入HZSM-5沸石孔道时存在空间位障的影响。     

热分解型HZSM-5沸石的酸性Ⅱ.酸性的来源和脱OH作用

本文用0.1NNaOH和3NNaCl溶液分别处理HZSM-5沸石,并由电位滴定法测定其酸度值,NH_4ZSM-5沸石随热处理温度递增脱RNH_2形成HZSM-5沸石的过程以及HZSM-5沸石的脱OH作用均由DTA-TG曲线记录。结果表明,HZSM-5沸石的表面H~+与H_2O分子结合形成H~+(H_2O)_x品种H~+是佛石酸性的主要来源。HZSM-5沸石的脱OH作用在～460到800℃温度区间内发生,并且得出结论,L酸中心在水的作用下不能转变为B酸中心。随着HZSM-5佛石脱OH作用的增加,它的憎水性增强。此外,灼烧温度增加,HZSM-5沸石的B酸中心和L酸中心均随之减少。     

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，噻吩通过氢键可逆地吸了会在酸性中心上，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和硫醚的物种，随着温度的提高，一些不稳定的硫化物分角，并伴有Ｈ２Ｓ气体的生成。     

超细HZSM-5沸石催化烃类芳构化反应的研究

非临氢条件下用固定床反应器研究了环己烷、辛烯-1及正辛烷在超细HZSM-5上的芳构化反应，并与微米HZSM-5作了比较。结果表明，在三种反应物中，辛烯-1反应活性最高，正辛烷次之。环己烷最低，不同反应物在两种晶粒度的HZSM-5上生成的芳烃分布大致相同，超细HZSM-5对原料的转化率、芳构化率以及自身的活性稳定性均明显高于微米沸石，在相同反应条件下超细沸石的积炭量低于微米沸石。     

用HZSM-5沸石催化剂合成丙酸酯的研究

迄今为止,工业上生产羧酸酯主要采用以浓硫酸作催化剂的均相酯化反应法,然而此法存在腐蚀设备、后处理工序复杂等缺点.ZSM-5沸石具有独特的晶体结构和优良的物化性能,是许多有机催化反应的理想催化剂.文献[1]报道了用HZSM-5沸石作催化剂合成乙酸乙酯,我们在常压液-固相酯化反应中用自制的ZSM-5沸石催化合成了一系列丙酸酯,该催化剂具有良好的催化活性、选择性和稳定性.     

磷酸三乙酯改性HZSM-5沸石的活性及理论研究

采用XRD表征了水蒸气和磷联合改性的HZSM-5沸石分子筛的结构．通过NH3-TPD和N2吸附脱附研究了样品的酸性和比表面．采用正庚烷的裂化反应研究了样品的裂化活性，研究结果表明，磷改性样品与母体样品相比，经过水蒸气处理后显示出较高的酸量和正庚烷裂化活性．上述结果首次用模型簇和计算量子化学方法进行了解释．采用Gaussian94软件包和PM3半经验量子化学方法对模型簇进行了全优化和频率分析．计算结果显示磷改性后样品的脱铝补硅反应热大于母体样品脱铝补硅反应热，从而显示出磷对骨架的稳定化作用．     

CaNaY和HZSM-5沸石的组成对酸性中心数和活性的影响

用脉冲微型反应色谱研究了正己烷在不同交换度的CaNaY沸石及不同SiO_2/Al_2O_3比的HZSM-5沸石上的裂解反应及其吡啶中毒效应,测出了它们的速率常数和反应视治化能。CaNaY沸石的酸性中心数和活性部是随着 Ca~(2 )交换度的增加而增加,当Ca~(2 )交换度达60%左右时,出现一转折点,从这一点起酸性中心数们活性递增速率更快。Ca~(2 )虽然优先进入SI位,但在每个晶胞中也有两个易于被吡啶接近的酸中心。HZSM-5沸石的酸性中心数和裂解活性随着SiO_2/A_2O_3比的增加而急剧下降,直到SiO_2/Al_2O_3比到80以上时,才逐渐趋于平稳。酸性中心数和活性随硅铝比而下降的规律,正好同每个晶胞中铝原子数随硅铝比提高而下降的规律一致。     

MgO改性的HZSM-5酸性和催化作用

以MgO为修饰剂对HZSM - 5沸石进行改性。以XRD、NH3-TPD为手段研究了 (MgO)HZSM - 5酸性并和甲苯甲醇烷基化反应的活性与选择性进行了关联。实验结果表明 ,MgO和HZSM - 5表面有一定的相互作用。HZSM - 5被MgO改性后 ,表面强酸中心减少从而使探针反应的活性下降但选择性提高。     

SiO2改性HZSM-5沸石物性的影响

SiO2改性HZSM-5沸石物性的影响;硅油;化学液相沉积     

化学气相沉积三甲基氯硅烷制备两亲性HZSM-5沸石

以三甲基氯硅烷((CH3)3SiC1)为改性剂,采用化学气相沉积法对HZSM-5沸石外表面进行修饰,再通过控制后处理抽空温度,制得两亲性沸石样品.在沉积过程中,改性剂与沸石外表面末端硅羟基作用形成亲油性基团,使得样品主要呈现出亲油性;经423～523K抽空处理后,沉积的(CH3)3Si基团发生Si-C键断裂而脱附出1～2个甲基,样品表现出两亲性能.该改性过程对HZSM-5沸石的孔道大小和内表面性质影响很小.在乙酸异戊酯相界面催化水解反应中,该两亲性沸石分布于水/油两相界面,表现出明显高于亲水性母体HZSM-5沸石的催化活性.     

HZSM-5沸石孔口改性及其择形分离性能

采用Si(OCH~3)~4化学气相沉积方法精细调变HZSM-5孔径,焙烧后在沸石外表面上沉积一薄层氧化硅,使沸石孔口有控制地被缩小。制备了一系列氧化硅沉积量不同的SiHZSM-5沸石,并用红外光谱,NH~3-TPD和吸附方法对其进行表征,结果表明沸石骨架结构,内孔孔容和内表面性质基本不变。测定了SiHZSM-5沸石对于二甲苯和甲酚异构体的择形吸附性能,发现在沉积量适当的SiHZSM-5沸石上能够成功地实现对二甲苯和对甲酚的择形选择吸附分离,因为复合孔口缩小后将大的间位异构体排除在外,而沸石总吸附容量仍保持较高水平。     

带压水热处理对HZSM-5沸石结构和性质的影响

利用ＸＲＤ，＾２７ＡｌＭＡＳＮＭＲ，ＮＨ３－ＴＰＤ吡啶吸附ＩＲ等技术考察了带压水热处理温度对直接法ＨＺＳＭ－５沸石骨架铝的迁脱和表面酸性质的影响规律，实验发现，随着水处理温度的升高，沸石骨架铝的迁脱量增加，在带压水热处理条件（４００－６００℃）下，直接法ＨＺＳＭ－５的骨架结构稳定，其架铝不能迁脱，对ＨＺＳＭ－５（３８），于５００℃，和水蒸气压力为１．０ＭＰａ条件下热处理１２ｈ后，只能使３０．０％的     

锑改性对HZSM-5酸性的影响

用IR谱、NH_3的TPD和X射线衍射等方法系统地研究了锑改性对HZSM-5沸石酸性的影响,并对锑在HZSM-5表面的分散情况进行了探讨,发现锑在HZSM-5表面的分散存在一个阈值(17%Sb_2O_3)。锑可使Bronsted酸中心中毒,随着锑含量增加,Bronsted酸量减少,而Lewis酸量变化不大,锑含量大于阈值之后,剩余Bronsted酸量也趋于恒定.锑很可能是在HZSM-5表面某些特定位置单层分散的,而孔口及外表面的酸中心是这些可被占据位值的一部分。此外,甲苯甲基化活性、选择性以及对二甲苯异构化活性也与催化剂含量阈值有密切的关系。     

低温水热处理对HZSM-5沸石结构和催化性能的影响

用XRD,IR,XPS,程序升温脱附(TPD)、低温氮吸附、TG积炭反应和常压脉冲与连续流动微反色谱装置研究了低温(573～823K)水热处理 HZSM-5沸石的结构和表面性质的变化,考察了沸石催化剂活性和稳定性的变化规律。结果表明,经低温水热处理后,HZSM-5沸石的结构没有大的改变,XPS结果表明在723K出现脱铝作用,在773K以上晶胞体积略有收缩,但未出现晶体对称性变化,NH_3-TPD和IR数据表明随水热处理温度提高,表面总酸减少,强酸中心呈线性下降,水热处理使表面B酸中心数大幅度减少,正己烷、庚烯和甲醇的转化反应表明673K处理的沸石具有最高催化活性,产物中芳烃和C_(5+)脂肪烃选择性均呈现最大值和最小值,沸石催化活性增大现象出现在沸石脱铝作用之前,此时表面B,L酸中心数接近相等,高于673K处理使催化剂稳定性显著增加。     

HZSM-5沸石上的甲苯乙基化反应

对一甲乙苯是新型塑料聚甲基苯乙烯的重要原料.过去用AlCl_3催化剂只能得到热力学平衡组成的产物,其中含对-甲乙苯约30％.近年来,美国Mobil公司采用改性ZSM-5沸石催化剂,使产物对-甲乙苯含量高达97％.为了开发利用国产ZSM-5沸石,我们对南开大学用“直接法”、中国科学院大连化学物理研究所用四丙基溴化铵合成的样品以及美国Mobil公司的样品(分别称为NK-,DL-,MB-ZSM-5沸石)进行了甲苯乙基化反应的性能比较,并对HZSM-5沸石的催化性能和物化性质的关联进行了探讨.