MCM-22分子筛的静态合成与条件优化

在添加晶种条件下,MCM-22的静态合成速度大大加快,晶化时间可以缩短为72h.在用XRD、IR、TEM等手段对产品物相进行分析和表征的同时,考察并比较了晶种添加、模板剂用量和碱量对分子筛合成的影响.     

MCM-22分子筛酸性的DFT理论计算研究

本文利用量子力学中的密度泛函理论(DFT)计算，研究了MCM-22分子筛上骨架Al在8个不同的T位的分布和Br?nsted酸的落位及强度。所有计算基于分子筛的8T簇模型 (H₃SiO)₃Si-O(H)-T(OSiH₃)₃(T=Si，Al)，采用DFT的BLYP方法，所有原子均应用DNP基组。通过计算(Al，H)/Si替代能和质子亲和势，得出推论：MCM-22分子筛中骨架Al的最有利落位在T1，T4，T3和T8位。而形成Br?nsted-酸的最可能的位置为Al1-O3-Si4，Al4-O3-Si1，Al3-O11-Si2和Al8-O10-Si2桥基。Al1-O3H-Si4和Al4-O3H-Si1位的酸性强度接近，Al3-O11H-Si2和Al8-O10H-Si2位的酸性分别略低于和略高于前两个酸位。通过计算模板剂分子六次甲基亚胺(HMI)与B-酸中心的相互作用，进一步探讨了HMI对分子筛中Al落位的靶向作用。     

MCM-22型分子筛的合成及其用于生产异丙苯的催化性能

MCM-22 molecular sieve was first reported by Rubin et al[1] in Mobil Company.Similar to ZSM-5 zeolite, MCM-22 belongs to the category of medium pore zeolites.However, it possesses unique structural features[2] that have not been demonstrated before. The structure of MCM-22 was resolved by Mobil scientists using high resolution microscopy and X-ray diffraction analysis. It is found that MCM-22 consists of two independent and non-interconnecting channel systems, each accessible through 10-ring apertures. One of these pore systems is composed of uniform circular 10-ring pores about 0.6 nm. The other is composed of 12-ring egg-shaped supercages with inner free diameter of 0.71 nm and inner height of 1.82 nm. Usually the zeolite crystallizes as thin sheets or plates of stocked layers. Therefore, MCM-22 has been actively studied and this peculiar zeolite may have potential applications in the petrochemical and petroleum industries in the near future, including reactions such as disproportionation[3], catalytic cracking of hydrocarbons[4], aromatic/ethylene alkylation[5], isoalkane/olefins[6] and methanol/olefins alkylation[7] etc.     

硅源对MCM-22分子筛合成及物化性质的影响

在动态水热条件下,研究了硅溶胶、白炭黑、硅酸及硅胶为硅源时对MCM-22分子筛合成及物化性质的影响。以硅溶胶、白炭黑、硅酸三种硅源均可合成出高结晶度且无杂晶的片状MCM-22分子筛,其平均粒径分别为190、220和750 nm。硅源影响分子筛的聚集形态,三种硅源分别形成晶粒分散、晶粒半分散及晶粒聚集形态。三组样品的酸强度分布基本一致,都具有较多的中强酸分布,由硅溶胶和硅酸所得MCM-22分子筛在中强酸范围具有更高的B/L酸比值,以白炭黑合成的分子筛总酸量最高。NMR结果表明,样品中的铝以骨架铝为主,不存在明显的非骨架铝。由于硅胶对合成体系中游离水的吸附作用,水热反应难以发生,不能得到MCM-22分子筛,硅胶作为分子筛合成硅源时需要选择合适的反应条件。     

氟化物体系中老化方式对合成MCM-22分子筛的影响

 以氟化钠为矿化剂、六亚甲基亚胺为模板剂,在静态水热条件下考察了静态老化、动态老化及超声老化对合成MCM-22分子筛的影响. 实验结果表明,三种老化方式对合成MCM-22分子筛均有促进作用,其中超声老化的促进作用最明显. 采用超声老化的方法,在氟化物体系中使MCM-22分子筛可合成SiO2/Al2O3摩尔比范围扩大到 20～100, 合成时间缩短到 48～62 h, 同时分子筛的形貌发生了改变.     

氧化锌对MCM-22分子筛晶化的影响

 采用静态水热合成法,以六亚甲基亚胺为模板剂,在氧化锌存在下合成了MCM-22分子筛,考察了氧化锌对MCM-22晶化的影响. 结果表明,少量氧化锌的添加抑制了杂晶的生成,缩短了晶化诱导期,提高了晶化速度,扩大了硅铝比的范围,降低了模板剂的用量.     

合成方法对MCM-22分子筛的结构、性质及催化性能的影响

在水热条件下分别以动态法和静态法合成了高纯度和高结晶度的MCM-22分子筛.采用N2吸附、XRD、TEM和FTIR等方法研究了制备方法对分子筛的结构及性质的影响.结果表明,动态法合成的MCM-22比静态法合成的分子筛的晶粒小,酸量低.在丙酮一步法合成甲基异丁基酮反应中,静态条件下合成的MCM-22为载体的催化剂的丙酮转化率较高,这是由于该分子筛的酸量较高所致.而MIBK的选择性则呈相反趋势,这可能与动态条件下合成的分子筛粒径小、孔道短有关.     

微波辅助晶化法合成MCM-22分子筛的研究

开展了微波辅助法合成MCM-22分子筛的研究, 经过29 h微波晶化得到了与传统水热法合成5 d相同的100%晶化的样品, 有效地缩短了合成时间. 通过XRD, SEM, FT-IR, ICP和²⁷Al MAS NMR技术表征, 微波辅助合成样品具有高纯度、均一形貌, Al原子有效进入骨架等特征. 对合成中的关键性条件, 如结构导向剂的含量进行了深入研究, 并给出了可能的合成机理. 此外, 通过在合成液中添加少量高介电损失物质, 进一步缩短了合成时间.     

炭黑颗粒及氟粒子辅助法合成多级结构MCM-22分子筛及其催化性能

以碳黑为第二模板剂在氟离子体系中一步水热合成了多级结构MCM-22分子筛组装体（简称为MCM-22-FC）。考察了碳黑和氟离子对MCM-22分子筛形貌和催化性能的影响。MCM-22-FC分子筛是由大量片状晶体交错生长形成的组装体结构,其中MCM-22的片层结构更薄,在其固有的微孔中存在的晶间孔呈现大孔和介孔的特征。MCM-22-FC负载Mo后得到的Mo/MCM-22-FC催化剂在甲烷无氧芳构化反应（MDA）中提高了苯收率和芳烃选择性,并且提高了催化剂的寿命。通过氨气程序升温脱附（NH₃-TPD）表征,吡啶红外（Py-IR）表征,结合热重（TG）分析,得出的结论是Mo/MCM-22-FC在MDA中优越的催化性能是由于氟离子进入到分子筛骨架当中,形成具有拉电子效应的结构单元,从而提高了分子筛的Brönsted酸量,较多的Brönsted酸性位将更多的Mo物种迁移至分子筛孔道内部,形成更多的MoC_x或MoO_xC_y活性物种以及更有利于大分子产物扩散的MCM-22薄片层的结构。少量过剩的Brönsted酸性位在成型后保留在Mo/HMCM-22-FC催化剂活性中心抑制了积碳的形成,也有助于改善芳烃的选择性。     

MCM-36分子筛的合成及其苯与丙烯烷基化性能研究

分别从MCM-22和MCM-49前驱体出发合成了MCM-36分子筛, 在液-固固定床反应器上对MCM-36分子筛的苯与丙烯液相烷基化反应性能进行了评价. 由MCM-22前驱体出发合成的MCM-36(A) 结晶度良好, 比MCM-22具有更高比表面积和介孔孔容, 酸量明显下降. 由MCM-49前驱体出发合成的MCM-36(B)的比表面积和介孔孔容增加, 小角XRD特征衍射峰强度低于MCM-36(A), 与MCM-49相比酸量下降幅度较小. 在苯与丙烯液相烷基化反应中MCM-36(A)的活性与MCM-22相当, 丙烯的转化率大于99.5%, 异丙苯的选择性比MCM-22提高了7%. MCM-36(B)的反应活性高于MCM-36(A), 而异丙苯的选择性低于MCM-36(A). MCM-36分子筛上苯与丙烯液相烷基化反应活性的提高归因于有效酸性位的增加,异丙苯选择性的提高则主要归因于B酸量的降低.     

静态水热晶化法高效合成MCM-22分子筛

 采用静态水热晶化法，在Na2O－Al2O3－SiO2－HMI－H2O（HMI：六亚甲基亚胺）体系中，在HMI／SiO2摩尔比为0．09，H2O／SiO2摩尔比为12，晶化时间为60～80h的条件下，合成了MCM－22分子筛．利用固体硅胶表面的吸附性能提高模板剂的局部浓度，从而实现了分子筛的高效合成．对合成条件的研究结果表明，以比表面积（486m2／g）大、反应性能好的硅胶为硅源是静态水热晶化法高效合成MCM－22分子筛的关键，而成胶老化方式对MCM－22分子筛的晶化影响不大．产物的晶相和转晶的类型取决于合成凝胶的初始硅铝比．当SiO2／Al2O3摩尔比＝18～80时可以合成出MCM－22，当SiO2／Al2O3＝13～17时可以合成出MCM－49．硅铝比较低（如SiO2／Al2O3＝20）时，MCM－22分子筛易转晶为MOR分子筛，而在硅铝比较高（如SiO2／Al2O3＝50）时，可转晶为ZSM－5分子筛．     

以MCM-22为原料合成高水热稳定性的介孔材料

以合成的微孔分子筛MCM-22为原料,将其与表面活性剂及氢氧化钠一起回流溶解,再调节溶液的pH值至7～9, 使MCM-22转化为高水热稳定性的介孔材料. 所得介孔材料具有蠕虫状的均匀孔道,骨架中不含有MCM-22的微观结构单元. 该介孔材料至少含有18%的表面活性剂,经823 K焙烧脱除表面活性剂后,其孔径为2 2 nm, 比表面积为 1 038 m2/g, 孔容为0 97 cm3/g. 焙烧后的介孔材料具有非常高的水热稳定性,经沸水回流100 h后其比表面积为896 m2/g, 孔容为0 90 cm3/g, 孔径为2 1 nm, 即使经过300 h的回流,该材料仍能保持698 m2/g的比表面积和0 90 cm3/g的孔容. 固体 29Si MAS NMR结果表明,该介孔材料的高水热稳定性与其高表面缩合度有关.     

磷改性MCM-22分子筛上苯与 1-十二烯烷基化合成十二烷基苯

采用浸渍法制备了一系列用于苯和 1-十二烯烷基化合成十二烷基苯的磷改性MCM-22分子筛,以X射线衍射(XRD)和固体 27Al、31P 核磁共振, N2吸附,氨程序升温脱附(NH3-TPD), 热重(TG)和红外光谱(FT-IR)等表征技术,结合固定床连续流动反应器中的性能评价,较为系统地研究了磷改性对MCM-22分子筛的结构、表面酸性及其烷基化催化性能的影响. 结果表明,用磷改性MCM-22分子筛虽然不会影响分子筛的晶体结构,但是会破坏分子筛上的 Si - O - Al 键,使部分四配位铝转化为六配位铝. 由于聚合态的磷酸盐可能与Al发生键合,多聚态磷酸盐数量随着磷含量的增加而增多,从而改变了分子筛的孔道大小和酸性,使得强酸减少,弱酸增多,酸强度降低,总酸量和B酸中心数随着磷含量的增加呈现先增后减的规律, L酸减少. 适当的磷含量有利于提高MCM-22分子筛对苯与 1-十二烯烷基化反应的催化选择性和稳定性,改性磷含量为0 5%左右时产物 2-十二烷基苯收率最高.     

层状分子筛MCM-56的合成及表征

分子筛催化剂一般具有很好的择形性 ,但较小的孔径很难用于较大分子的催化转化 .目前寻找既具有一般分子筛的酸性和稳定性 ,又具有规则的较大孔径的催化剂是石油化工研究中的迫切需要 .因此 ,如果一种材料具有可让较大有机物分子接近的类分子筛的酸性点 ,就必然会引起广泛重视 .具有特殊晶体结构的 MCM- 2 2族分子筛 [1～ 5]则符合以上要求 ,其合成与催化研究已成为分子筛催化领域中的一个热点课题 .MCM- 5 6 [6]属于 MWW结构的分子筛 ,其晶胞参数 c为 2 .5 5 nm,并且层状结构经5 4 0℃焙烧后可基本保持原状 .MCM- 5 6具有可溶胀性 ,说…     

模板剂与ＭＣＭ-22分子筛匹配作用的分子模拟计算

本文用Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ方法和分子力学方法研究了模板剂分子六次甲基亚胺(ＨＭＩ)在ＭＣＭ-22分子筛孔道中的排布与取向。模拟结果表明模板剂分子能够稳定地嵌入在ＭＣＭ-22分子筛的超笼、窗口和正弦孔道中。对这三种位置上模板剂与分子筛骨架之间的主客体非键相互作用能(包括范德华能和库仑能)进行了计算,结果表明模板剂分子与分子筛的骨架之间作用力主要以范德华吸引力为主。本文还进一步讨论了模板剂分子的结构导向作用和对骨架Ａｌ的靶向作用。     

Activity and selectivity of zeolite MCM-22 catalysts in the disproportionation of toluene

Zeolite precursor MCM-22 samples were prepared by hydrothermal synthesis. The H-zeolites, obtained from the precursors, were characterized by scanning electron microscopy (SEM), Fourier-transform infrared (FT-IR) spectroscopy, and by their activity in the title reaction. Despite of the lower Br?nsted acid site concentration of the zeolite having smaller crystallites, showed higher activity, while the zeolite, having larger crystals were more selective for p-xylene formation.     

用水热法在铁铬铝合金片上原位合成MCM-22沸石膜

 采用水热法在铁铬铝合金片载体上原位合成了MCM-22沸石膜,并采用X射线衍射和扫描电子显微镜对沸石膜进行了表征,探讨了成膜的影响因素. 结果表明,载体预处理条件对合成沸石膜的品质有较大的影响. 载体仅经碱处理后合成的沸石膜稀疏而不连续; 载体先经碱处理再经酸处理后可得到连续致密的沸石膜,且晶片取向均一; 载体预先涂覆Al2O3胶过渡层后制得的MCM-22沸石膜经超声波清洗后不会脱落,表明沸石膜与载体间的结合力增强. 此外,增大晶化母液量有利于沸石膜的生长.