粉煤灰基Y型分子筛的制备及其对CO_(2)加氢性能的研究

以粉煤灰为原料制备Y型分子筛,并探究其CO_(2)加氢活性.采用化学焙烧法活化粉煤灰,以Na_(2)CO_(3)作为化学活化剂,探究焙烧温度、焙烧时间、粉煤灰与碳酸钠的质量比对活化粉煤灰的影响,实验结果表明在焙烧温度800℃、焙烧时间2 h、粉煤灰与Na_(2)CO_(3)质量比为1.0∶0.8条件下,粉煤灰焙烧后产物以霞石为主.以洗涤后产物为原料,采用水热合成法制备Y型分子筛,探究HCl/SiO_(2)比、晶种加入量、H_(2)O/SiO_(2)比、水热温度、水热时间对分子筛结晶度影响,在HCl/SiO_(2)=2.7,晶种加入量为6%,H_(2)O/SiO_(2)=80,水热温度100℃、水热时间12 h所制备的Y型分子筛结晶度最高.将所制备的Y型分子筛进行CO_(2)加氢实验,实验结果表明在反应温度600℃,反应压力为4.0 MPa条件下,CO_(2)转化率达到60%,CH_(4)选择性达44.9%.

高岭土基ZSM-5沸石用于吉木萨尔页岩油加氢裂化反应性能研究

ZSM-5沸石由于其独特的晶体结构,在化工领域展现出了优异的催化性能.非金属矿产资源高岭土广泛应用于造纸行业、涂料生产、油漆和塑料等行业的填料等.以天然高岭土为原料合成的分子筛具有很高的研究价值.我们以高岭土为原料,晶种辅助水热法合成了微孔结构的纳米ZSM-5沸石,并用于新疆吉木萨尔页岩油220~350℃馏分加氢催化裂化反应.高岭土基ZSM-5沸石合成最优条件为:晶化温度为195℃、晶化时间为2 h、水硅比为48.将合成的ZSM-5沸石用于新疆吉木萨尔页岩油220~350℃馏分加氢催化裂化反应时,在氢初压为4 MPa,催化剂用量(质量比)为1∶10的条件下,汽油收率达到了45.23%.

Au、Pt改性HZSM-5纳米沸石催化剂上的甲醇羰基化反应性能研究

采用固定床-微反装置,在临氢和非临氢状态下,评价了金、铂改性的纳米HZSM-5催化剂上甲醇的反应活性和羰基化选择性.结果表明:在300℃时,载体HZSM-5、0.3%Pt/HZSM-5、2.0%Pt/HZSM-5、3.0%Pt/HZSM-5催化剂甲醇临氢转化率分别为43.89%、95.05%、87.24%、62.49%;甲酸甲酯选择性分别为39.29%、80.07%、84.49%、64.37%;乙酸甲酯选择性分别为32.35%、22.79%、13.46%、11.29%.相比之下,在纳米HZSM-5载体上负载0.3%Au、2.0%Au和3.0%Au时,甲醇的临氢转化率分别为71.72%、82.90%和55.13%.甲酸甲酯选择性分别为60.97、81.85%和42.19%.乙酸甲酯选择性分别为20.48%、20.70%和19.16%.不难看出,随着金负载量的增加,甲醇转化率、乙酸甲酯选择性和甲酸甲酯选择性均有所增加.另外,在临氢和不临氢情况下,催化剂的性能有明显的区别.不临氢时,随着Au和Pt负载量的增加,甲醇转化率降低明显,产物甲酸甲酯选择性也是降低的,而乙酸甲酯的选择性有所增加.当引入氢时,甲酸甲酯的选择性随氢增加,并且乙酸甲酯的选择性显著降低.以上结果可能与催化剂的表面酸性、结构特征、晶体尺寸等密切相关.

关于本科生毕业论文质量下滑的思考

对于化学工程与技术专业来说,大学四年中毕业论文(设计)环节很重要。它是检验化学工程与技术专业本科生水平的重要依据之一。新疆大学化学化工学院“化学工程与技术”专业本科生的毕业论文(设计)工作抓得很严很紧,但是整体水平还是不如内地一些高校,本文对我校该专业本科生毕业论文(设计)质量下滑的因素进行了分析,并在选题、开题、查阅文献、学生的认识、态度,指导教师的重要性、时间安排、条件、查重和毕业论文审核等方面进行了探讨。在本科生毕业论文质量监控体系等方面给出了自己的看法和建议。

改性纳米HZSM-5沸石催化剂上C5～C8混合烷烃的芳构化反应

在小型固定床反应器上研究了水蒸气钝化及过渡金属（Ni，Co，Cu，Zn）改性对调变纳米HZSM-5沸石催化剂上c5～C8混合烷烃芳构化反应的作用．采用NH3-TPD和Py-FT-IR方法表征了改性催化剂的表面酸性质，并与其催化芳构化性能进行了关联．结果表明，在450℃下进行水蒸气钝化能显著提高催化剂的芳构化选择性，减少甲烷和乙烷等低碳烷烃的生成；催化剂进一步用锌盐或铜盐溶液浸渍改性，可以显著提高催化剂的抗积炭失活能力．这是由于水蒸气钝化能适当减少沸石表面的酸量，降低酸强度，而铜、锌改性可进一步减少B酸中心，增加L酸中心，并与B酸中心协同作用形成具有脱氢活性的催化中心，从而影响混合烷烃的活化方式与芳构化路径．

基于蒸发诱导自组装法的高比表面介孔Al2O3的制备及在CO2-CH4重整催化剂中的应用

为提高镍基催化剂的干法重整活性,采用蒸发诱导自组装法制备了PA0.01,PA0.02,PA0.03和PA0.05系列Al_2O_3载体,并以水热沉积法制备了相应的4种催化剂,在800℃考察了其在CO_2-CH_4重整反应中的催化性能,并对载体和催化剂进行了表征分析.结果表明,P123与异丙醇铝(ISO-AL)摩尔比为0.02时,所制备的PA0.02载体比表面积最大,为320.12 m^2/g,相应PAC0.02催化剂比表面积高达280.15 m^2/g,可为反应提供较多的活性位,PAC0.02催化剂的CH_4和CO_2转化率最高,分别达到91.92%和94.69%;该催化剂具有较多的Ni Al_2O_4尖晶石结构,其还原峰面积占总还原峰面积的82%,还原后可获得更多的稳定的活性组分Ni.PAC0.02稳定性好,反应154 h后CH_4转化率才降至50%以下.

Ni/煤基活性炭催化剂制备及Ni负载量对准东煤直接液化的影响

催化剂是降低煤直接液化苛刻反应条件、提高液化油产率的重要因素。以新疆俄霍布拉克煤田次烟煤为碳源,以Ni(NO_(3))_(2)水溶液为镍源,采用一步原位负载煅烧还原法,制备了Ni负载量分别为7%,8%,15%和22%(质量分数)的Ni/煤基活性炭(Ni/coal-based activated carbon,Ni/CAC)催化剂。以新疆准东西沟煤田褐煤为煤样,通过液化实验,考察了Ni负载量对Ni/CAC的形貌和结构特征、液化效果及液化油组成的影响。结果表明:Ni以单质负载于CAC孔壁,随着其负载量的增加,晶粒尺寸迅速增加,晶粒比表面积和分散度以及催化剂的比表面积和孔体积均减小。准东西沟褐煤液化实验表明,随着Ni负载量的增加,转化率和油产率均呈开口向下抛物线变化,在8%的Ni负载量时,均达到最大值,分别为89.50%和75.69%;总氢耗为3.51 g(H_(2))/100 g(煤),其中,气相氢耗为2.00 g(H_(2))/100 g(煤),占总氢耗的57%。液化油的GC-MS分析表明,不同Ni负载量的四种试样的液化油中,烷烃含量均最高,约占40%;含氧化合物含量为20%~30%,以酚类为主;芳烃含量也为20%~30%,以单环芳烃和双环芳烃为主;含N,S等化合物含量为8%~11%。随着Ni负载量的增加,烷烃含量增加幅度较大,含氧化合物含量减少,芳烃等其他化合物含量变化不大。

球磨条件对浆态床CO甲烷化Ni-Al2O3催化剂性能的影响

利用行星式球磨机并采用机械化学法制备了系列Ni-Al_2O_3催化剂,考察了球配比[大小质量比(1∶0、0∶1、1∶1)]、球磨时间(30、50、60、70、90 min)和球料比(1∶1、2∶1、3∶1)对Ni-Al_2O_3催化剂晶相结构、孔道结构、粒径分布和浆态床CO甲烷化性能的影响。XRD分析结果显示,具有NiCO_3·6H_2O物相的活性组分Ni前体焙烧后均转变成无定型NiO,高度分散在Al_2O_3载体中。BET和PSD分析表明,大球球磨制备的CT-10比表面积较大,近300 m^2/g;平均粒径较小,仅为240 nm。评价实验显示,全采用大球球磨制备的CT-10试样,CO转化率、CH_4选择性和CH_4收率均最高,分别为72.01%、49.08%和35.57%。经对球磨时间(60 min)和球、料质量比(2∶1)优化后,所得CT1-60-21试样的CH_4选择性和收率分别提高至87%和75%。

以粉煤灰为原料制备ZSM-5沸石分子筛及其储氢性能

近年来,随着国内燃煤发电量的持续增长,作为燃煤电厂最主要的固体废弃物,粉煤灰的排放量也随着燃煤消耗的增长而急剧增加,引发了严峻的社会和环境问题。粉煤灰中的铝和硅元素含量很高,具有极高的提取价值。本文先对粉煤灰进行酸处理,除去粉煤灰中碱金属元素,提高硅铝比,之后采用水热合成法直接合成了高结晶度的ZSM-5沸石分子筛,此外还在水热合成时加入一定比例正硅酸乙酯(TEOS)后制备高硅铝比ZSM-5沸石分子筛,对二者在结构、结晶度和储氢性能方面进行了研究。结果表明,加TEOS后的ZSM-5的储氢性能比没有加TEOS的储氢量高,储氢量从0.584%增加到0.846%。

以高岭土为铝源合成ZSM-5分子筛及其CO_(2)吸附性能研究

ZSM-5分子筛具有独特的晶体结构,其已在催化领域表现出优良的性能。同时又因为分子筛孔径分布均一,其晶体孔穴内部极性较强,而表现出良好的吸附性能,能够吸附水和大气中绝大多数的有毒有害物质,是一种可再生、不产生二次污染的新型吸附材料。以热活化的高岭土为铝源,通过增加合成凝胶中外部硅源的添加量来调节样品硅铝比,且在没有无机碱(氢氧化钠)的情况下,以四丙基氢氧化铵(TPAOH)为模板剂,在有机模板剂和晶种的共同作用下,高效合成自堆积ZSM-5分子筛,并将其用于CO_(2)吸附。结果表明较优的合成条件为:晶种添加量(w)3%,模板剂TPAOH,n(TPAOH)/n(SiO_(2))=0.3,晶化温度170℃,晶化时间2 h,硅铝比15。在该条件下合成的分子筛对CO_(2)的吸附性能优于商品ZSM-5分子筛。

钾改性对Au/ZSM-5催化剂上正丁烷裂解性能的影响

采用负压沉积沉淀法制备了负载型Au/HZSM-5催化剂,采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、NH_(3)-TPD、紫外可见漫反射(UV-Vis)等技术对催化剂进行了表征分析,并考察了催化剂对正丁烷裂解性能的影响.结果表明,Au金属成功负载到HZSM-5催化剂上,并且金颗粒的尺寸受负载量的影响,其中1.0%Au/HZSM-5催化剂中的金颗粒粒径最小,约为5~10 nm.钾离子作为一种碱性离子可以调节载体酸性,随着K离子的引入xK-Au/HZSM-5催化剂的酸性逐渐降低,使Au^(0)的电子结合能更高.相较于HZSM-5,2.0Au/HZSM-5催化剂对于正丁烷的转化率从13.1%提升到了37.5%,对丙烯的选择性从17.2%提升到了52.5%.随着K离子的引入,催化剂对于丁烯以及异丁烷的选择性有所提高,当K离子负荷为0.08%时,对丁烯的选择性从3.8%提高到36.9%,负荷为0.1%时,对异丁烷的选择性由2.8%提升到51.8%.但原料转化率低于2.0Au/HZSM-5的,这可能与K的加入降低催化剂酸改性有关.此外通过研究Au/HZSM-5用K^(+)修饰得知,Au^(+)离子是Au/HZSM-5催化剂转化正丁烷的主要活性中心.

焙烧条件对浆态床CO甲烷化Ni-Al2O3催化剂性能的影响

结合行星式球磨机,采用机械化学法制备Ni-Al_2O_3催化剂,考察了焙烧温度和焙烧时间对Ni-Al_2O_3催化剂晶相结构、还原特征、孔道结构和浆态床CO甲烷化性能的影响。通过XRD、H2-TPR、BET、XPS和TPH等方法对反应前后催化剂进行表征。结果表明,焙烧温度从350℃升高到700℃,活性前体NiO仍在载体表面高度分散,催化剂还原峰温向高温方向偏移。其中,450℃条件下焙烧所获得的cat-450试样比表面积最大,为350 m2/g。评价结果显示,焙烧温度从350℃升高到700℃,CO转化率、CH_4选择性和收率均呈先升高后降低的趋势,于450℃达到最大值,分别为97.8%、88.2%和86.2%。另外,焙烧时间对催化剂的还原性能影响较小,对载体Al_2O_3的晶相结构有一定影响。随焙烧时间延长,CO转化率稍有降低,而后增大;焙烧时间为4 h,CH_4选择性和收率均较大。

硅钛比对TS-1分子筛催化甲醇羰基化反应性能的影响

对TS-1分子筛而言,它的各种物理性质影响其反应活性.通过调节和控制催化剂的物理性质能够提高产物选择性和收率,降低副产物,从而提高反应活性.本文考察了TS-1分子筛的硅钛比对甲醇羰基化反应性能的影响.在合成TS-1分子筛时,通过控制硅源和钛源的比值得到了不同硅钛比的TS-1分子筛.结果表明:硅钛比大时(例如:硅钛比为64),TS-1沸石分子筛的非骨架钛含量和锐钛矿含量较少,甲醇羰基化反应效果较好;反应温度为300℃时,甲醇转化率为30%,乙酸甲酯和甲酸甲酯选择性之和为26%,反而硅钛比较小(例如:硅钛比为34和41)时,TS-1沸石分子筛的非骨架钛含量和锐钛矿含量较多,甲醇羰基化反应性能较差.甲醇转化率仅为5%,乙酸甲酯和甲酸甲酯选择性之和仅为4%.产生以上结果的原因之一是硅钛比大,TS-1沸石分子筛结晶完全、杂质少、孔道通畅;其二为钛分布合理,其三为所生成的中间产物可能继续进行反应生成二甲醚、乙醇及裂解生成CO2、CO、干气等副产物.

Na离子修饰的Au/HZSM-5催化剂的制备、表征及催化合成气羰基化反应性能

采用负压沉积-沉淀法制备了负载型Au/HZSM-5催化剂,在此基础上负载了第二金属Na制得Na-Au/HZSM-5催化剂,采用XRD、ICP-AES、氮气吸附-脱附、NH 3-TPD、OH-IR、Py-FT-IR等方法对Na/HZSM-5、Au/HZSM-5、Na-Au/HZSM-5物性进行分析,并考察酸中心对其催化合成气羰基化反应性能的影响。结果表明:2.0%Au/HZSM-5催化剂上加入少量Na离子后,催化剂的酸性变化较大,Na负载质量分数为0.4%时大幅度减弱了强酸中心,并产生了一定量的中强酸;对不同Au/HZSM-5催化剂的性能进行对比,当Au离子负载质量分数为2.0%时,2.0%Au/HZSM-5催化剂上CO转化率为81.01%,甲酸甲酯+乙酸甲酯的选择性之和为62.12%;而0.4%Na-2.0%Au/HZSM-5催化剂上CO转化率最高,为88.51%,甲酸甲酯+乙酸甲酯的选择性之和为68.56%。Na离子改性后中强酸中心的增加和强酸中心的减弱可提高Au/HZSM-5催化合成气羰基化反应中CO转化率和目的产物的选择性。

Au/HZSM-5催化剂上Si-O(H)-Au的酸性和脱氢性能研究

以尿素为沉淀剂,采用负压沉积沉淀法将Au负载于不同载体,分别制备了Au/HZSM-5、 Au/SiO_(2)及Au/Al2O3催化剂.采用X射线粉末衍射、透射电镜、 NH_(3)-程序升温脱附、红外羟基和原位吸附吡啶红外羟基等技术对催化剂进行了表征,探究了Au对不同载体的作用,并用脉冲微反装置评价了催化剂对正丁烷脱氢反应的性能.结果表明,相较于其他载金催化剂, Au/HZSM-5酸性较强, Au与HZSM-5相互作用后会形成Si-O(H)-Au基团,该活性相对正丁烷脱氢起到一定的促进作用.

不同金属改性HZSM-5催化剂的甲醇羰基化反应性能

以具有酸性特性的HZSM-5分子筛为载体,结合金属本身具有的羰基化活性,可以更好的提高羰基化反应效率。采用负压沉积沉淀法对HZSM-5催化剂进行Pt、Pd、Cu、Au、Zn改性,制备不同酸度的催化剂。利用X射线衍射、NH3程序升温脱附、吡啶吸附FTIR、N;吸附-脱附和X射线荧光分析研究了不同金属对催化剂物理化学性质及不同负载型HZSM-5催化剂对甲醇羰基化产物的分布和产率的影响。结果表明,不同金属的引入对HZSM-5催化剂的比表面积、孔径和孔体积影响较小,但明显地改变了催化剂表面的酸强度。Pt、Au、Zn和Cu改性后的催化剂更有利于甲醇羰基化反应的进行,其中Cu/HZSM-5催化剂在400℃的甲醇转化率高达90.2%,比HZSM-5催化剂的甲醇转化率高12%,但目标产物的选择性比Pt/HZSM-5及Au/HZSM-5的低。总的来看,金属的引入改变了催化剂表面Br?nsted酸(B酸)和Lewis酸(L酸)中心的数量,甲醇的转化率随总酸量的增加而增加,催化剂表面B酸与L酸的比例在0.3~0.5时,催化剂表现出更好的羰基化作用。

新疆页岩油的开发利用和广阔前景

本文以新疆准噶尔盆地二叠系、三塘湖盆地二叠系的页岩油为例对我国新疆地区页岩油的现状进行概述,分析了新疆较典型盆地油页岩的勘探地质条件及页岩油的资源潜力,对新疆地区页岩油资源的开发利用和可持续发展具有重要意义。

正丁烷和异丁烷在改性纳米HZSM-5上的芳构化反应

用脉冲微反装置评价了正丁烷和异丁烷在氢型和锌改性的纳米ZSM-5催化剂上的反应活性和芳构化选择性.结果表明,在550℃下,异丁烷在氢型和不同锌负载量的纳米ZSM-5催化剂上的转化率都远高于正丁烷,但其芳构化选择性低于正丁烷.脱甲基活化是异丁烷和正丁烷的重要活化方式,也是影响其芳构化选择性的主要因素.锌改性在提高异丁烷和正丁烷转化率的同时,也促进了正丁烷和异丁烷的脱甲基活化.在混合丁烷进料反应的情况下,正丁烷和异丁烷的转化率与其单独进料时十分接近,这说明正丁烷和异丁烷共存时不会发生明显的竞争吸附和反应.纳米ZSM-5因晶粒度小,孔道短和微孔扩散阻力低而有利于异丁烷转化.

不同晶粒ZSM-5沸石分子筛对合成气羰基化反应性能的影响

对沸石分子筛而言,分子筛的孔道、孔径、孔容和微孔等物理性质和酸性影响它的活性.通过调节和控制以上物理性质能够提高产物选择性和收率,降低副产物,从而促进反应性能提高活性.我们考察了ZSM-5分子筛的晶粒度和硅铝比对合成气羰基化反应性能的影响.结果表明,晶粒度小及具有一定比例的中强酸中心的ZSM-5沸石分子筛对反应有利,但晶粒度比较大即1和3μm的ZSM-5沸石分子筛目标产物选择性比较低.纳米级的ZSM-5沸石分子筛催化剂在反应中表现出较高的活性及较低的副产物选择性,是适宜的合成气羰基化反应催化剂载体.温度考察结果可知,反应温度为300℃时,效果为最佳.其中,30~50 nm的ZSM-5沸石分子筛催化剂CO转化率为55%,乙酸甲酯和甲酸甲酯选择性之和为52%,而晶粒度3μm时,CO转化率仅为25%,乙酸甲酯和甲酸甲酯选择性之和为20%,是30~50 nm沸石分子筛的一半.当反应继续升温时,副产物的选择性也随之增加,是因为所生成的中间产物和甲醇等继续进行各种反应生成二甲醚、芳烃、烷烃以及裂解生成CO2等干气.

Zn/HZSM-5催化剂上正/异丁烷芳构化反应性能研究

采用脉冲微反装置评价了纯正丁烷(原料I)、含有少量异丁烷的混合丁烷(原料Ⅱ)和富含异丁烷的混合丁烷(原料Ⅲ)在锌改性的纳米HZSM-5催化剂上的反应性能.通过红外吸附正丁烷羟基谱图,研究了Zn/HZSM-5催化剂的活性中心.结果表明,反应温度为550℃时,两种混合丁烷在催化剂上的转化率和芳构化选择性都远高于纯正丁烷.即异丁烷比例越高,反应效果越好,说明二者共存时,异丁烷在竞争反应中抑制了正丁烷的转化.另外,芳烃选择性均随Zn负载量的增加而增加.这是因为异丁烷在酸中心作用下脱氢生成叔碳正离子的能力高.而正丁烷的活化方式可能同时存在脱氢活化和脱甲基活化.因此,以工业碳四饱和烃为芳构化原料时,正丁烷和异丁烷可不必分离,直接以混合原料进行芳构化反应.