不同铝源合成ZSM-5分子筛及其MTP催化性能

分别采用偏铝酸钠、硫酸铝、异丙醇铝为铝源合成了ZSM-5分子筛,考察了铝源对ZSM-5分子筛晶化过程及最终产物物理化学性质的影响。用XRD、SEM、XRF、NH3-TPD方法对合成的样品进行了表征,并以甲醇制丙烯(MTP)反应评价其催化性能。结果表明,以偏铝酸钠为铝源合成的ZSM-5分子筛,粒度分布均匀,分散性良好,而且产物硅/铝比与投料硅/铝比基本一致,在MTP反应中具有较高的催化活性和丙烯选择性。而以异丙醇铝为铝源合成的ZSM-5分子筛样品虽然也为纳米级,但由于其酸性较强,在MTP反应中失活较快。

高硅ZSM-5分子筛介孔化及其催化裂解性能

采用不同浓度的Na2CO3溶液对高硅ZSM-5分子筛进行改性使其介孔化。对改性前后的ZSM-5分子筛进行了XRD、SEM、N2-吸附脱附和NH3-TPD等表征,并在小型固定床装置上考察了介孔化对正己烷催化裂解反应性能的影响。结果表明,调变Na2CO3溶液的浓度可以在保持骨架的同时产生介孔,增大分子筛的介孔孔容和总孔容,有效地调变分子筛的孔径分布;Na2CO3溶液改性ZSM-5分子筛对其正己烷的催化裂解活性几乎没有影响,但是由于介孔化处理优化了分子筛的扩散性能,在一定程度上减少了氢转移等二次反应,从而提高了丙烯的收率,丙烯的选择性明显增加。

在复杂水热合成体系下制备K-ZSM-5沸石分子筛

以生物质气化电厂废弃稻壳灰(RHA)为原料,通过KOH溶液水热处理制取RHA硅溶胶,研究MFI分子筛晶体在复杂合成液体系中的生长习性。考察了在复杂合成体系中,模板剂种类、模板剂用量、Si/Al比、晶化温度、晶化时间等因素对K-ZSM-5分子筛合成过程的影响规律。结果表明,以废弃RHA为原料,采用结构导向作用较强的TPABr模板剂,可在较宽Si/Al摩尔比范围(30～2002)内合成出K-ZSM-5分子筛。所制备的分子筛产品结晶度高、晶形完备、具有丰富的微孔结构、较大的比表面积和优良的热稳定性,具备了用做工业催化剂和吸附剂的基础。

频率响应法研究噻吩在HZSM-5分子筛上的吸附行为

采用频率响应技术和智能重量分析仪研究了噻吩在HZSM-5分子筛上的吸附行为。利用智能重量分析仪测得噻吩在373 K的吸附等温线。在(0.2~6.0)×133.3 Pa压力范围及302~602 K温度范围内,利用频率响应技术测得了噻吩在HZSM-5分子筛上吸附的频率响应谱。结果显示,噻吩在HZSM-5分子筛上的传质过程的速率控制步骤为吸附过程,同时存在高频吸附和低频吸附两个不同的吸附过程。结合吸附等温线和Langmuir速率方程得出,高频吸附符合Langmuir模型,为单层吸附,高频吸附位N(s2)为0.922 mmol/g,高频吸附作用为噻吩和S iOH之间的作用;低频吸附不符合Langmuir模型,低频吸附位N(s1)为0.588 mmol/g,低频吸附作用为噻吩和SiOHAl之间的作用。噻吩在HZSM-5分子筛上的吸附以高频吸附为主。

添加碱性助剂对提高甲烷CO_2重整催化剂Ni/ZSM-5稳定性的影响

在浸渍法合成的Ni/ZSM-5基础上,考察了添加K2O碱性助剂对甲烷CO2重整反应的影响。实验发现,添加碱性助剂可减小金属镍的颗粒大小和提高其在载体上的分散度,并有效减缓Ni/ZSM-5的失活速率。

弱碱刻蚀法制备空心ZSM-5沸石微球及其吸附性能

利用弱碱溶液刻蚀的方法制备出一种具有空心结构的ZSM-5沸石微球,并采用SEM、TEM、XRD和N2吸附-脱附对其进行表征;研究了该空心沸石微球对染料的吸附性能。结果表明,该空心沸石微球具有均一的外径,其壳层为晶化的沸石,并且介孔孔道贯穿其中。此外,空心结构使沸石的吸附性能大大提高。

苯基及甲基改性的介孔SBA-15的合成及应用

采用水热法以三嵌段共聚物P123为模板剂,正硅酸乙酯为硅源,分别以苯基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷为改性剂在酸性环境下直接缩合制备苯基改性及甲基改性的介孔分子筛Ph-SBA-15和CH3-SBA-150,并采用小角X射线衍射、红外光谱、N2吸附-脱附、透射电子显微镜等手段,对不同的改性样品进行了表征。结果表明,合成的改性SBA-15不仅成功引入甲基、苯基官能团,而且保持了高度有序的二维六方结构。另外,将基质SBA-15表面引入甲基、苯基疏水基团,可以使SBA-15表面呈现一定的疏水性质,更加有利于有机铜在其孔道内、外表面的吸附沉积,实现了利用表面改性的SBA-15作为模板剂制备铜纳米棒状材料。

ZSM-5分子筛晶体在高温合金表面的原位生长及其表征

考察了ZSM-5分子筛晶体在不同形状(片状、筒状及管状)高温合金(GH3128)表面的原位生长及其影响因素。采用X-射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对晶体结构和形貌进行了表征。结果表明,高温合金预处理温度、生长时间及生长次数等因素对ZSM-5晶体在合金表面的原位生长有不同程度的影响,采用多次原位生长法可在内径1mm、长750mm高温合金管内表面形成致密的ZSM-5分子筛膜。

硅藻土原料合成ZSM-5的表征及芳构化性能

以介孔硅藻土为硅源,浸渍铝源,通过固相表面反应晶相转化法,得到具有微孔-介孔双孔结构分布的DZSM-5分子筛。以FCC汽油为原料,在实验室固定床反应装置上评价DZSM-5分子筛制备的催化剂DZA的芳构化性能。采用XRD、SEM、BET及TG-MS等手段对DZSM-5分子筛及ZA催化剂的晶相、形貌、孔结构及表面积炭进行了表征。结果表明,该法得到的双孔分布分子筛DZSM-5具有丰富的孔结构、较高的结晶度及完整晶形,有机结合的微-介孔结构使得其制备的催化剂具有较高的芳构化活性和抗积炭能力。

固体超强酸催化C_5/C_6烷烃异构化反应

以石油化工科学研究院新开发的固体超强酸GCS-1为催化剂,考察了反应温度、空速、压力、氢/油摩尔比等因素对C5/C6烷烃异构化反应结果的影响,确定了较为适宜的反应条件。在温度180~190℃,质量空速2.0~3.0 h-1,压力1.4~1.6 MPa,氢/油摩尔比2.0~3.0条件下反应,GCS-1不仅可以表现出较高的异构化催化活性,而且1000 h的寿命试验也证明了该催化剂具有很好的稳定性。与石油化工科学研究院开发的第一代分子筛型异构化催化剂FI-15相比,新一代固体超强酸催化剂GCS-1在反应温度降低70℃、原料空速提高1倍的情况下,C5/C6烷烃异构化率显著提高,异构化产品的辛烷值可以提高2个单位以上,显示出更为优越的异构化催化性能。

有机-无机复合酸对超稳Y分子筛的改性研究

采用有机-无机复合酸(柠檬酸和磷酸)改性超稳Y(USY)分子筛,分别考察了柠檬酸和磷酸单独改性和两种酸相复合进行改性的改性效果,以及复合改性两种酸加料方式的影响,并通过N2吸脱附、XRD、FT-IR和NH3-TPD等分析手段,对改性分子筛的结构及性能进行了表征,进而对改性的机理进行了初步的探讨。对于有机酸和无机酸复合改性,最适宜的加料顺序为先加柠檬酸后加磷酸。复合改性的样品具有较大的比表面积和较高的二次孔孔容,在保持较高结晶度的同时具有较高的骨架硅/铝比,酸量明显下降,中强酸比例明显增加;改性体系改性条件缓和,具有良好的工业化前景。

Y-β复合分子筛的导向剂法合成和表征

采用导向剂法制备了具有纳米结构特征的Y-β复合分子筛。并进行了XRD、SEM、N2吸附和NH3-TPD等表征。结果表明,制备的Y-β复合分子筛具有Y型分子筛和β沸石各自的特征衍射峰以及明显的纳米结构特征,其中中强酸的酸强度较常规法合成的Y-β复合分子筛的酸强度略弱一些。水热稳定性测试结果表明,制备的分子筛具有良好的水热稳定性。

采用水溶液交换法研究NH_4^+对Na-LSX分子筛交换性能的影响

采用水溶液交换法对Na-LSX沸石分子筛进行NH4+交换,通过改变温度和交换次数制备出不同交换度的铵型低硅/铝摩尔比X型(NH4,Na)-LSX沸石分子筛,并采用XRD、FT-IR、SEM和TG等分析手段对其结构进行表征,初步考察了NH4+对Na-LSX沸石分子筛交换性能的影响。

采用混合模板剂制备SAPO-34分子筛及其催化性能表征

以四乙基氯化铵和吗啉为混合模板剂,采用传统水热法成功合成了纯相的SAPO-34分子筛,通过XRD、BET、SEM等手段对样品进行了表征,并研究了其在甲醇转化制烯烃(MTO)反应中表现出的催化性能。结果表明,甲醇转化率达100%,乙烯和丙烯总选择性达80%以上,值得关注的是,此方法合成的SAPO-34分子筛具有相对较长的催化寿命。本实验合成方法大幅度地降低了模板剂的成本并延长了催化剂的使用寿命,合成的高性能、低成本的SAPO-34分子筛具有一定的工业应用前景。

[SO_3H-Bmim][HSO_4]离子液体在高酸值餐饮废油制备生物柴油中的应用

以高酸值餐饮废油为原料,以自制的酸性离子液体[SO3H-Bmim][HSO4]和氢氧化钠为催化剂,采用两步法催化制备生物柴油。利用正交表L25(56),选取4因素5水平对离子液体[SO3H-Bmim][HSO4]对降低餐饮废油酸值的催化活性进行正交实验,并研究了离子液体的重复使用性能。结果表明,离子液体[SO3H-Bmim][HSO4]对降低餐饮废油的酸值具有很强的催化活性,可重复使用4~5次。最佳降酸值条件:醇/油摩尔比8∶1,离子液体用量1.0%(质量分数),反应温度70℃,反应时间120 m in。在该条件下,餐饮废油的酸值从33.25降低到0.45 mgKOH/g。以氢氧化钠催化降低酸值后的餐饮废油,生物柴油产率可达96.4%。

Mg和Co取代的MeAPO-31分子筛的微波加热合成及其在正癸烷加氢异构化反应中的催化性能

采用微波加热法合成了不同杂原子取代的MeAPO-31分子筛(Me为Mg或Co),并用浸渍法制备了担载型Pd/MeAPO-31双功能催化剂。通过XRD,N2物理吸附,UV-Vis DRS,SEM,NH3-TPD和Py-IR等方法对其结构和酸性进行了表征,并考察了Pd/MeAPO-31双功能催化剂在正癸烷加氢异构化反应中的催化性能。结果表明,采用微波加热法在170℃晶化2h,可合成出具有ATO拓扑结构的纯相MeAPO-31分子筛纳米晶。通过改变初始凝胶中杂原子的种类和组成,可调变MeAPO-31分子筛的酸性和催化反应性能,以Mg(NO3)2.6H2O为镁源所合成的MgAPO-31(N)分子筛样品的总酸量最大,中强酸位数目最多。Pd/MgAPO-31(N)对正癸烷加氢异构化反应具有更高的催化活性和异构化选择性,在340℃下,正癸烷转化率为85.5%时,异癸烷的选择性高达90.3%。

TiO_2-Al_2O_3复合载体的比较

采用沉淀法、共沉淀法、溶胶凝胶法(W)和溶胶-凝胶法(E)制备TiO2-Al2O3复合载体,并采用XRD、BET和TEM等方法进行表征。结果表明,沉淀法、溶胶凝胶法(W)和溶胶-凝胶法(E)制成的复合载体基本保留了最初引入的γ-Al2O3的孔特征,具有较大的比表面积、孔体积和孔径,TiO2以锐钛矿晶型存在,且主要以表面富集的形式分散在γ-Al2O3表面;而共沉淀法制成的复合载体比表面积、孔体积和孔径最小,孔径分布更加集中,TiO2在整个体相均匀分散。

Ru/MCM-41催化剂表面的Ru物种

采用等体积浸渍法制备了用于苯选择加氢制环己烯的Ru/MCM-41催化剂,对其进行了X射线衍射、透射电镜、程序升温还原和原位漫反射红外光谱等手段表征,以确定MCM-41表面Ru物种的存在状态。结果发现,Ru物种颗粒均匀地分散在MCM-41孔道内,平均粒径为2.1nm。在MCM-41表面存在Ru0、RuOx、RuClO和RuCl3等Ru物种;并且随着助剂Zn的加入,RuOx、RuClO等物种变得不稳定,而对于Ru0的影响较小。Ru0的加氢活性较强,易于使苯发生深度加氢得到环己烷;而RuOx、RuClO的加氢活性较弱,更易得到环己烯。Zn的加入使Ru/MCM-41催化苯选择加氢制环己烯的活性和选择性同时下降。

Si源对SAPO-31分子筛的结构及催化反应性能的影响

采用不同粒径的SiO2气溶胶为Si源,以二正丁胺为模板剂合成出纯相的SAPO-31分子筛,并采用XRD、SEM、BET、NH3-TPD等手段,对其结构和酸性进行了表征。通过浸渍法制备了0.5%Pd/SAPO-31双功能催化剂,并在固定床反应装置上考察了其对正癸烷加氢异构化的催化反应性能。结果表明,当SiO2气溶胶粒子尺寸较小时,有利于更多的硅引入分子筛的骨架,所合成的SAPO-31分子筛具有更多的酸中心,所制备的双功能催化剂对正癸烷加氢异构化反应具有更高的反应活性和异构化选择性。

双羟基廿二酸对钢-镁摩擦副摩擦学性能的影响

采用SRV摩擦磨损试验机考察了以菜籽油为基础油,以双羟基廿二酸(DHDA)为添加剂时对GCr15钢-AZ91D镁摩擦副抗磨减摩性能的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)观察分析镁合金块磨斑表面的形貌,同时通过对镁合金磨痕进行X射线光电子能谱(XPS)分析,探讨了双羟基廿二酸润滑添加剂的抗磨减摩机理。结果表明,双羟基廿二酸润滑添加剂在菜籽油中具有优良的抗磨和减摩性能;其润滑作用机理是由于长链脂肪酸分子在摩擦表面吸附或发生摩擦化学反应形成了摩擦聚酯膜、氧化镁膜或镁皂共同组成的起抗磨作用的润滑膜。