SO42-/Zr-ZSM-5 超强酸催化剂的制备和表征

以硅溶胶和氧氯化锆为硅源和锆源，采用水热合成的方法制得具有ZSM-5结构的Zr-Si分子筛；用0.5mol/L的硫酸处理该分子筛，并在550℃焙烧，制得具有ZSM-5结构的SO4^2-/ZrO2-SiO2分子筛型的固体超强酸。采用XRD、SEM、TG、IR、NH3-PHD和指示剂法对其结构和酸性进行表征。结果表明，该SO4^2-/ZrO2-SiO2具有ZSM-5结构和超强酸性，其酸强度大于-13.75，且具有良好的热稳定性。     

具有ZSM—11结构的分子筛型SO^2—4／Zr—ZSM—11超强酸的制备

赋予SO42-/MxOy型超强酸催化剂以一定孔结构的研究工作,近年来受到许多研究者的重视,并在这方面做了许多有意义的探索工作,如合成具有类分子筛结构的锆氧化物,然后用硫酸处理,制备这类催化剂;将锆或钛的氧化物负载于分子筛上,然后用硫酸处理,以制备具有高表面积和一定孔结构的催化剂.Reddy［1］、Huang［2］和Debra［3］等人曾报道合成了具有中孔结构的SO42-/ZrO2催化剂. 　　我们将分子筛的多孔性、结构规整性以及高比表面积与SO42-/ZrO2的强酸性结合起来,制得具有分子筛结构特征的超强酸催化剂.采用这种方法制取分子筛型的超强酸催化剂,目前还未见报道. 1 实验部分1.1 Zr-ZSM-11型锆硅分子筛的合成 　　以ZrOCl2*8H2O及硅溶胶分别作为锆源和硅源、四丁基氢氧化胺（TBAOH）为模板剂.将原料以一定的配比计量,按H2O、TBAOH、硅溶胶、ZrOCl2*8H2O的顺序加入不锈钢反应釜中,搅拌均匀;在一定的温度下晶化,然后过滤、洗涤.将得到的产物在110 ℃下干燥,即得Zr-ZSM-11分子筛原粉; 最后经在一定温度下焙烧脱除模板剂.用以表征的样品原料的摩尔比为:1硅溶胶∶0.02 ZrOCl2*8H2O∶0.25 TBAOH∶30 H2O 1.2 SO42-/Zr-ZSM-11固体超强酸的制备 　　用0.5 mol/L的硫酸浸渍脱除模板剂的Zr-ZSM-11分子筛原粉,过滤、干燥,然后在550 ℃下焙烧3 h,即得到分子筛型SO42-/Zr-ZSM-11固体强酸. 1.3 分子筛及分子筛型超强酸催化剂的结构表征 1.3.1 XRD　　采用D/max-ⅢA射线衍射仪（日本理学）,研究了催化剂的骨架结构.工作条件为： Cu靶,Ni 滤波,射线波长为15.418 nm,管压30 kV,电流30 mA. 1.3.2 TG　　采用Du Pont 1090 B型热分析仪,研究了样品的热重特性.温度范围为常温～950 ℃,升温速度10 ℃/min,样品用量30～50 mg. 1.3.3 SEM　　采用日立公司生产的S-500型扫描电镜,样品经镀金预处理. 1.3.4 IR　　采用Bruker公司生产的Veckor 33型红外分光光度计. 1.4 催化剂酸性的研究 　　采用真空系统中指示剂蒸汽吸附法测定催化剂的酸强度.在样品管中装入一定量的催化剂样品,在200 ℃时抽真空处理样品30 min,冷却至室温后放入少量的指示剂蒸汽,观察催化剂的变色情况来确定其酸强度.     

ZSM—11型Zr—Si分子筛的合成研究

分别以硅溶胶为硅源、氧氯化锆为锆源、四丁基溴化铵的模板剂,采用水热晶化法合成了ZSM-11型的锆硅分子筛。用XRD和SEM等表征了分子筛的结构;考察了硅锆比、晶体温度、碱度、晶化时间、模板剂的用量等对分子筛形成过程的影响。结果表明,ZSM-11型的锆硅分子筛的形成受很多因素的影响,一般晶化温度为120-140℃、硅锆比高于20、碱度控制在4.7左右有利于分子筛晶体的生成,晶化时间一般为约48h,SEM照片显示所合成的Zr-ZSM-11分子筛为结晶完好的棒状晶体;EDX证实了Zr原子在分子筛中的存在。     

具有中孔结构的SO2-4/Zr-HMS型固体超强酸的合成和结构表征

用TEOS-Zr-HAD-H2O-Ethanol体系合成了Zr-HMS的中孔分子筛, 脱除模板剂后用0.5 mol/L硫酸处理和550 ℃高温焙烧3 h, 制得一种中孔SO2-4/Zr-HMS超强酸催化剂. 采用XRD对其结构进行表征. 用指示剂法、 TG和NH3-TPD对其酸性进行了表征. 结果表明, 经过一系列处理后制得的SO2-4/Zr-HMS催化剂具备HMS中孔分子筛的结构特征, 其酸强度可达H0=-13.75. 在锆及SO2-4含量远远低于SO2-4/ZrO2的条件下, SO2-4/Zr-HMS催化剂对于苯酐和正丁醇酯化反应的活性仍高于SO2-4/ZrO2催化剂.