碱处理HY分子筛负载Co基催化剂对费-托合成反应的催化性能

以不同季铵碱处理后的HY分子筛为载体,通过熔融法制备了Co/HY-X系列催化剂,并用于费-托合成反应,考察不同季铵碱处理对Co/HY催化剂性能的影响。采用N_(2)吸附-脱附、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱和氨程序升温脱附等手段对催化剂进行表征,并在高压固定床反应器上对催化剂的费-托合成催化性能进行测试。结果表明,与未经过季铵碱处理的Co/HY相比,在季铵碱处理的Co基催化剂作用下的CO转化率都有所提高,其中经过四甲基氢氧化铵处理的Co/HY催化剂性能最好,CO转化率提高了约30百分点。

活性炭和HY分子筛复合催化促进生物质热解挥发物转化机理研究

生物油组成复杂,含氧量较高,制约其高值化利用。本研究以商业活性炭(AC)和HY分子筛为复合催化剂,通过改变催化区的装填方式研究其对稻草和杨木屑两种典型生物质热解挥发物提质的影响规律。结果表明,AC和HY分子筛装填方式影响生物质热解产物分布和生物油组成。在HY与AC按1∶1比例均匀混合(YACM)作用后,生物油产率最低。但YACM方式有利于生物油的脱氧和芳香烃的生成,稻草和杨木屑热解生物油中的芳烃含量在YACM作用下可分别由提质前的13.8%和8.0%提高至56.4%和53.1%。上层HY分子筛和下层AC(YTACL)的催化方式有利于酚类物质生成。对单环芳烃的选择性遵循YTACL>ACTYL>YACM,而对双环芳烃的选择性为YACM>ACTYL>YTACL。分析认为,AC孔径较HY分子筛小,酸性低于分子筛,其活性中心有助于呋喃化合物重排生成环戊酮、2-环戊烯酮、甲基环戊烯酮,后重排形成苯酚,因此,YTACL的装填方式对苯酚、甲酚、甲苯、乙苯、对二甲苯的生成有较好的促进作用。HY分子筛的酸性强,有利于芳构化反应发生,因此,ACTYL装填方式表现出对萘、甲基萘、蒽、芘的生成较高的选择性。该工作为生物油的组成调控以及芳烃和酚类物质的富集等提供重要指导。

FCC催化剂中REHY分子筛的结构与酸性

用XRD,N2吸附,NH3TPD和Py IR等手段对REHY分子筛进行了表征,并通过多晶XRD法测定了稀土离子在Y分子筛骨架外的分布.结果表明,在含水条件下,定位于Y型分子筛β笼SⅠ′位的RE3+与骨架氧及定位于SⅡ′位的H2O配位,稳定了分子筛的骨架,减少了分子筛酸性中的最强酸部分;定位的RE3+通过极化定位的配位水,增加了分子筛的中强酸,减缓了RE3+取代H+所引起的酸量下降.从结构测定可推测出,在FCC催化剂中Y型分子筛上RE3+的最佳量应为每个晶胞含11个稀土离子,并完全定位于β笼的SⅠ′位.

磷改性HY分子筛催化剂的酸性和催化活性的研究

改性的HY分子筛对苯和乙烯的液相烷基化反应具有高的活性和选择性.在HY分子筛中引入不同量的镁、镍、镧、磷等离子进行改性,当磷含量为2.5m%时,烷基化反应性能最佳,乙烯转化率达98.7%,乙苯选择性达85.4%.TPD、IR、XRD等方法研究结果表明,在磷改性的HY分子筛上,B酸和L酸都是烷基化的活性中心;强酸对催化活性起主要作用,弱酸对烷基化反应也有一定的贡献;强酸量与催化活性呈正比关系.

脱铝HY分子筛酸中心结构与酸性的固体NMR研究

分子筛的催化活性与酸性质密切相关,其酸性质与酸中心结构紧密相关。制备不同温度焙烧的脱铝HY分子筛,利用固体核磁共振结合探针分子技术,探讨了脱铝HY型分子筛的酸中心结构(Al的配位状态)、酸性以及两者之间的对应关系。结果表明,在空气中焙烧NH4Y时,焙烧温度越高,形成的非骨架铝物种越多;高温焙烧的脱铝HY分子筛中存在3种非骨架铝物种,分别为四配位、五配位和六配位非骨架铝。铝配位状态决定了酸类型及酸强度,骨架四配位铝对应于B酸位,非骨架六配位、五配位及四配位铝物种均对应于L酸位;非骨架铝物种的存在导致了B酸位的酸性增强。

HY分子筛为模板合成的微孔炭及其电化学电容性能

以HY分子筛为模板,采用糠醇浸渍炭化法和糠醇浸渍-乙腈气相沉积炭化法制备了多种微孔炭材料,分别标记为PFA系列和AN系列,并研究了其电化学电容性能.X射线衍射(XRD)测试表明AN系列炭材料较好地复制了HY分子筛模板的孔结构有序性.X射线光电子能谱仪(XPS)测试表明,乙腈气相沉积在炭材料中引入丰富的含氮官能团.氮气吸附测试表明,炭材料是典型的微孔材料,具有较高的比表面积,较窄的孔径分布范围.电化学测试表明,AN系列炭材料电容性能较好,并具有明显的赝电容,其中AN8的比电容最大可达210F·g-1.AN系列炭材料的电容保持率与材料的导电性和介孔率有关.

HY分子筛催化合成长链烷基萘

比较了环境友好催化剂HY和Hβ分子筛催化萘与长链烯烃(C11、C12混合烯烃)烷基化反应的催化性能,研究结果表明,HY分子筛具有较高的催化活性和烷基化选择性。考察了反应温度、压力、萘与C11/C12烯烃摩尔比、进料空速、催化剂粒度等反应条件对烯烃转化率的影响,在适宜的反应条件(萘与C11/C12混合烯烃摩尔比4/1、反应温度130℃、催化剂粒度20～40目、进料空速10ml/(h·g)、压力1 0MPa)下,长链烯烃的转化率可达85%,单烷基萘的选择性为100%。该催化剂易于再生,可循环使用。

HY分子筛上合成异丙基苯胺

研究了HY分子筛上苯胺和异丙醇烷基化反应。考察了用酸性、两性和碱性氧化物改性HY分子筛对烷基化反应性能的影响。结果得到较佳的反应条件 :温度 573～ 61 0K、空速 1 .0～ 1 .5h- 1、n(异丙醇 ) /n(苯胺 ) =0 8～1 5。碱性氧化物改性的HY分子筛有较高的活性和异丙基苯胺的选择性 ,加入粘合剂后HY分子筛的活性有所下降。C4 -HY(粘 )催化剂稳定性 72 0h ,苯胺转化率 8 7%～ 1 7.0 % ,异丙基苯胺选择性 90 %～ 93 %。

用固体核磁共振谱定量研究脱铝HY分子筛中碱“诱导”的Brnsted酸性位

用氘代吡啶和三甲基膦(TMP)作为碱性探针分子,用1H和31P魔角旋转(MAS)NMR谱对脱铝和未脱铝微孔HY分子筛中的Br#nsted酸(B酸)进行了定量研究.发现在脱铝HY中,吸附探针分子后的B酸量比吸附前的要多,而在未脱铝的HY样中,吸附吡啶分子前后测得的B酸量基本一致,证实了在微孔分子筛中存在碱“诱导”B酸位,即靠近铝的端位SiOH能在碱性探针分子的诱导下形成桥式羟基(SiOHAl).对这种碱“诱导”B酸位的形成机制进行了讨论.

镧改性的CuHY分子筛中铜离子的分布及其对吸附脱硫性能的影响

在氮气气氛下采用等体积浸渍法制备了载Cu的HY和LaHY分子筛.用X射线衍射(XRD)、N2吸附、氨程序升温脱附和X射线光电子能谱对分子筛进行了表征.通过多晶XRD确定了Cu2+离子在Y型分子筛笼内的结构与分布,并测定了分子筛在含二苯并噻吩(DBT)的模拟柴油中的吸附脱硫性能.结果表明,前驱体CuCl2中的大部分Cu物种与HY和LaHY分子筛进行了离子交换.对于La3+改性的CuHY分子筛(CuLaHY),进入分子筛超笼中的Cu2+离子与骨架氧和水分子配位,牢固地定位于Y型分子筛超笼的SII及SIII位;对于CuHY分子筛,超笼中的Cu2+离子只接近于SII及SIII位.极少部分CuCl分子高度分散在分子筛笼内,没有定位.处于超笼中SII及SIII位的Cu2+离子对模拟柴油中的DBT分子具有吸附作用,是吸附脱硫的活性中心.CuLaHY分子筛的吸附脱硫性能优于CuHY分子筛.当模拟柴油中含有萘时,萘与DBT分子会产生竞争吸附.

HY分子筛催化异丁烷/丁烯烷基化反应中氢负离子转移过程的模拟

建立了120T HY分子筛模型,应用QM/MM方法,揭示了叔/仲丁基烷氧基团(t-butyl alkoxide/s-butyl alkoxide,TBA/SBA)与异丁烷分子发生氢负离子转移反应的机理,并分析比较了二者的异同。结果表明,碳正离子是氢负离子转移反应的过渡态。与TBA相比,SBA与异丁烷分子发生氢负离子转移反应的能垒高出27.5kJ/mol。这是由于TBA的C—O键长大于SBA,因而C—O键断裂所需能量更低,导致反应能垒更低。C—O键断裂后,TBA生成叔丁基碳正离子,SBA生成仲丁基碳正离子,前者中心碳原子所带电荷大于后者,因而与仲丁基碳正离子相比,叔丁基碳正离子更容易与异丁烷分子形成C—H—C"三中心两电子"结构。

HY分子筛吸附脱除油品中碱性氮化物的研究

以自制的HY分子筛为吸附剂,对含喹啉的十二烷模拟油品进行吸附分离试验,研究了影响吸附量的主要因素以及吸附工艺条件,应用Yoon-Nelson和Boltzmann方程来拟合吸附穿透曲线。实验结果表明,HY分子筛的最佳焙烧温度为773 K、最佳吸附温度为373 K、最适宜的剂油质量比为0.03、达到饱和吸附量所需要的时问为30 min,在此条件下HY分子筛脱氮率为50.4%;Boltzmann方程能够很好地拟合穿透曲线,实验数据与模拟值吻合良好。

HY分子筛合成ETBE的研究

采用NaY分子筛催化剂经离子交换和高温焙烧得到的HY分子筛,以乙醇和叔丁醇为原料在钢密封间歇反应釜进行醚化反应实验研究。考察了反应温度、反应时间、原料配比、催化剂用量等反应条件对醚化反应的影响。实验结果表明,催化剂焙烧温度为500℃下,反应时间为3 h、反应温度为120℃、催化剂用量为原料的25%、乙醇与叔丁醇摩尔比为5:1,叔丁醇转化率可达83.4%,选择性为76.92%,ETBE的收率为64.15%。实验中HY分子筛表现出较高的活性。

苯液相烷基化的HY分子筛催化剂的改性

在改性的HY分子筛催化剂上进行苯与乙烯的液相烷基化反应,研究了焙烧温度和水蒸汽处理条件等对催化剂性能的影响。用TPD、IR、XRD、比表面和孔径分布测定等方法研究了催化剂的晶相结构、表面酸性质和催化活性之间的一些规律。

HY分子筛催化噻吩类硫化物的烷基化反应动力学

以HY分子筛为催化剂,考察流化催化裂化(FCC)汽油中的噻吩类硫化物的烷基化反应性能,并对反应动力学进行研究。结果表明:在反应温度433 K,反应时间1 h时烷基化硫转移率(低于393 K的馏分)达到90%以上,反应温度在403～433 K,FCC汽油中的噻吩类硫化物烷基化反应动力学方程符合一级反应速率方程,其活化能为44.70 kJ/mol,指前因子为6.47×105h-1。

HY分子筛催化FCC汽油噻吩类硫化物烷基化反应的研究

采用HY分子筛催化FCC汽油中噻吩类硫化物烷基化硫转移反应,考察了反应温度、反应时间对HY分子筛烷基化催化性能的影响以及反应前后油品硫形态和烃组成的变化。结果表明:采用HY分子筛为催化剂,在反应温度130℃、反应时间60 min时,馏程小于120℃的轻馏分中有90.98%的硫化物转移到大于120℃的重馏分中。将FCC汽油的烷基化硫转移技术与加氢技术的组合工艺与选择性加氢脱硫技术进行比较,组合工艺能在保证轻馏分收率的前提下,将切割点后移,可减轻重馏分汽油加氢精制的负荷,降低轻馏分中的硫含量和减少油品的辛烷值损失。

吡啶在HY分子筛上的脱附反应动力学及酸中心强度的表征

运用改进的程序升温脱附-红外光谱(TPD-IR)技术,采用新的脱附动力学模型,研究了吡啶在HY分子筛B酸中心和L酸中心上的脱附反应动力学,分别计算了吡啶在HY分子筛两种类型酸中心上的脱附活化能,并以此量化了各酸中心的强度,对表面酸中心的类型进行了详细的区分。实验及计算结果表明,吡啶在HY分子筛B酸中心上的程序升温脱附反应符合一级动力学模型,以其为探针分子,可在HY分子筛表面区分出两种强度不同的B酸中心,对应的吡啶脱附活化能分别为32.4,18.6 kJ/mol;吡啶在HY分子筛L酸中心上的程序升温脱附反应符合三级动力学模型,HY分子筛表面同时存在两种不同强度的L酸中心,对应的吡啶脱附活化能分别为24.9,5.3 kJ/mol。

HY分子筛催化合成油酸乙酯

采用NaY分子筛催化剂,经离子交换和高温焙烧制得HY分子筛,以油酸和乙醇为原料,在间歇反应釜进行酯化反应研究。考察反应温度、原料配比、催化剂用量和反应时间等条件对酯化反应的影响。结果表明,在反应温度180℃、n(油酸):n(乙醇)=1:2.5、催化剂用量为原料总质量的1.0%和反应时间4 h条件下,油酸转化率可达81.18%。实验中的HY分子筛表现出较高的活性和良好的稳定性。

HY分子筛催化剂合成甲基丙烯酸甲酯的工艺条件优化

以自制的HY分子筛为催化剂,甲醇和甲基丙烯酸为原料合成了甲基丙烯酸甲酯,考察了催化剂焙烧温度、反应温度、反应时间、原料配比、催化剂用量等反应条件对甲基丙烯酸甲酯收率的影响。结果表明,催化剂最佳焙烧温度为450℃;甲基丙烯酸甲酯的最佳制备条件为:反应时间2h,反应温度180℃,m(催化剂)/m(原料)为0.10,n(甲醇)/n(甲基丙烯酸)为3。在上述条件下,甲基丙烯酸甲酯收率为85.57%;HY分子筛重复使用4次后,甲基丙烯酸甲酯收率仍高于78.00%。

四丁基锡在Pt/HY分子筛表面的接枝反应及其催化性能的研究

研究了真空条件下四丁基锡(SnBu4)在Pt/HY分子筛超笼表面的接枝反应,并用元素分析、ICP、GC-MS、XRD、FTIR、TG、BET、UV-Vis等方法对产物的组成、结构和性质进行了表征。研究结果表明,SnBu4与Pt/HY分子筛表面羟基可以定量、有选择性地进行化学反应,将确定数目的SnBu3碎片接枝在分子筛的超笼中。经SnBu4改性后的Pt/HY分子筛的骨架结构没有被破坏,接枝反应发生在分子筛表面,BET比表面积和孔体积变小,表面性质发生变化。将改性后的Pt/HY分子筛应用于糠醛气相氢化反应,糠醇的选择性明显增加。