氨三乙酸配位辅助原位合成Ni@B-HZSM-5对苯和甲醇烷基化反应的影响

利用氨三乙酸离子(NTA3-)与Ni2+的配位作用在强碱溶液中原位合成了负载B-Ni的HZSM-5分子筛(Ni@B-HZSM-5)。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线荧光光谱(XRF)、低温N_(2)吸附-脱附、吡啶红外光谱(Py-IR)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)和H_(2)程序升温还原(H_(2)-TPR)等手段对Ni@B-HZSM-5催化剂进行了表征,采用固定床反应器评价其苯和甲醇烷基化反应性能,并与浸渍法负载的Ni/HZSM-5分子筛催化剂进行了对比。结果表明:原位合成的Ni@B-HZSM-5催化剂中B和Ni分布均匀,具有丰富的弱酸和适宜的加氢能力,甲醇加氢形成甲烷的副反应在一定程度上被抑制;在温度460℃、H_(2)压力0.4 MPa、n(苯)∶n(甲醇)=1.2∶1和质量空速2 h^(-1)条件下,4%Ni@B2-HZSM-5催化苯和甲醇烷基化反应,苯转化率可达46.4%,甲苯和二甲苯总选择性达到95.9%,其中C8芳烃选择性为35.1%,C8芳烃中乙苯摩尔分数为6.1%;并表现出优异的稳定性,比浸渍法Ni/HZSM-5分子筛催化剂性能更佳。

B-HZSM-5催化剂上甲醇与丁烯耦合制丙烯的反应和再生性能

为进一步提高HZSM-5分子筛在甲醇与丁烯耦合转化制丙烯反应中的催化性能,采用水热合成法制备含杂原子硼的B-HZSM-5催化剂,考察B-HZSM-5催化剂在甲醇与丁烯耦合转化制丙烯的反应和再生性能,采用XRD(X射线衍射)、SEM(扫描电子显微镜)、N 2等温吸附-脱附、NH 3-TPD(氨-程序升温脱附)和Py-IR(吡啶红外光谱)对新鲜和再生的催化剂进行表征,并采用TG(热重分析)和XPS(X射线光电子能谱)对反应后B-HZSM-5催化剂上的积碳进行表征。结果表明:B-HZSM-5催化剂比HZSM-5具有更高的丙烯收率、更好的稳定性和抗积碳性能。与HZSM-5相比,B-HZSM-5的比表面积和孔体积增加,弱酸和中强酸的酸量增加,强酸量减少,B酸与L酸之比降低。随着再生次数的增加,B-HZSM-5催化剂的比表面积和孔体积降低,酸量和酸强度均降低,催化剂的反应活性下降,而稳定性有所提高。

直接合成小晶粒B-HZSM-5分子筛及其在甲醇制丙烯反应中的性能

通过同晶取代、直接合成的方法制备了小晶粒的B-HZSM-5分子筛催化剂,采用XRD、BET、NH3-TPD、SEM和ICPAES等手段进行表征,并将催化剂应用于甲醇制丙烯反应进行性能评价。结果表明:与常规HZSM-5分子筛和常规B-HZSM-5分子筛相比,制备的分子筛晶粒尺寸明显减小,比表面积增大,同时弱酸量增加,强酸量减少;小晶粒分子筛催化剂表现出更高的丙烯选择性以及活性稳定性。

纳米片状HZSM-5在联苯甲基化中的应用

采用晶种导向的方法合成了一系列具有不同硅/铝比、不同b轴厚度的纳米片状HZSM-5催化剂。利用XRD、SEM、NH 3-TPD、N_(2)吸附-脱附等手段对催化剂的物理和化学性质进行表征,并在反应温度为380℃、反应压力为0.1 MPa和进料速率为MHSV=1.0 h-1的反应条件下考察了硅/铝比和纳米片状HZSM-5 b轴厚度对于联苯甲基化反应性能的影响。研究结果表明,随着纳米片状HZSM-5硅/铝比降低,联苯转化率提高,同时4-甲基联苯(4-MBP)的选择性也小幅上升,4-MBP收率大幅提高;但催化剂失活严重,稳定性下降。在硅/铝摩尔比为20的条件下,通过提高晶种加入量,可将纳米片状HZSM-5的b轴厚度从100 nm降至20 nm。纳米片状HZSM-5的直孔道促进了反应物与产物分子在沸石微孔内的扩散,减缓了副反应的发生以及积炭的形成,提高了催化剂的稳定性;催化剂单程寿命从8 h延长到30 h。

B-ZSM-5酸调控及催化褐煤热解挥发分制轻质芳烃研究

在不同碱性条件下水热合成了B-HZSM-5(B-H5)催化剂用于原位催化褐煤热解挥发分制备轻质芳烃。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、氨气程序升温脱附仪和N2物理吸附脱附表征了合成条件对分子筛的形貌、酸性和质构特征的影响。在强碱性条件下合成的分子筛表面更光滑、结晶度更高,Na-x B-H5(合成过程加碱)弱酸明显增强。与母体H5相比,Na-x B-H5骨架硼形成的B—OH—Si提供更多的弱酸位点能够吸附乙烯丙烯等中间产物,增加甲基化和烷基化速率。在具有较高的结晶度、丰富的酸位点和微孔/介孔的Na-0.69B-H5(硼添加量为0.69 g)上得到了最高烷基苯产率11.4 mg/g。而过量引入硼则会使骨架Al流失,强弱酸比例减少,抑制芳构化反应,降低轻质芳烃产率。通过骨架硼的引入调控分子筛酸性为褐煤催化热解提高轻质芳烃产率提供了新思路。

SO_4^(2-)/ZrO_2-HZSM-5固体超强酸催化环化制b-紫罗兰酮

制备了一系列负载SO42- / ZrO2 -HZSM-5的超强酸催化剂,并用TG、XRD等手段对催化剂的结构和热行为进行了表征,使用Hammett指示剂、吡啶吸附红外光谱等方法测试了催化剂酸性。结果表明, HZSM-5对催化剂的酸性和结构具有调变作用。 利用所制备的催化剂对假性紫罗兰酮催化环化反应制b-紫罗兰酮的催化活性进行了研究, 假性紫罗兰酮转化率可达54.4%, 对应的b-紫罗兰酮的选择性为76%。