咪唑改性HZSM-5分子筛的制备及催化CO_2加氢合成二甲醚

以咪唑为添加剂,四丙基氢氧化铵为模板剂,采用水热法制备了咪唑改性HZSM-5型分子筛,用XRD、SEM、EDS、BET、TG和NH3-TPD对合成的分子筛进行了表征。结果表明,当在制备分子筛的前驱液中加入少量咪唑时,制备的HZSM-5型分子筛粒径明显减小且分布更加均匀,酸性增强,并具有更好的抗高温性能。采用浸渍法制备了CuO-ZnO-Al2O3/咪唑改性HZSM-5双功能催化剂,探讨了其催化二氧化碳加氢制备二甲醚的活性,在反应温度270℃、反应压力3.0 MPa、V(CO2)∶V(H2)=1∶3、n(CuO)∶n(ZnO)=2∶1和m(CuO-ZnO2-Al2O3)∶m(咪唑改性HZSM-5)=2∶1的条件下,CO2的单程转化率和二甲醚的选择性分别达到了42.3%和33.1%。

Ce改性HZSM-5分子筛催化甲醇与丁烯耦合转化制丙烯性能研究

为了进一步提高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,采用浸渍法对HZSM-5分子筛进行Ce改性,得到了一系列具有不同Ce负载量的x Ce/HZSM-5催化剂。考察了Ce负载量和反应条件(甲醇与丁烯物质的量之比、反应温度和空时)对催化性能的影响,并结合催化剂表征结果,分析了Ce改性对催化性能和物化性质的影响,探讨了x Ce/HZSM-5催化剂的构效关系。结果表明,在温度550℃、压力0.1 MPa、甲醇与丁烯物质的量之比0.8、空时2.3(g cat·h)mol CH_(2)的最佳反应条件下,Ce负载量(w)为2.5%的2.5Ce HZSM-5催化剂具有最高的丙烯收率,为41.9%。Ce与HZSM-5分子筛上羟基官能团(OH)发生相互作用,降低了B酸酸量,同时生成新的L酸中心Ce(OH)^(2+),调变了催化剂表面酸中心密度和酸类型分布,提高了丙烯选择性和收率。

Ni-MgO复合改性对HZSM-5分子筛催化性能的影响

采用等体积浸渍法制备了Ni和MgO改性的HZSM-5催化剂,考察Ni和MgO含量对甲醇制备丙烯的影响,并利用XRD、SEM、BET、NH 3-TPD等方法考察了Ni和MgO对HZSM-5分子筛的酸强度和结构的影响,结果表明,少量的Ni-Mg复合改性的HZSM-5分子筛MFI结构没有改变,但有效改变了催化剂的酸强度和孔径结构,显著降低催化剂中强酸含量,微孔孔径由0.5105 nm降为0.5016 nm,0.5%Ni-0.5%Mg/HZSM-5分子筛表现出较佳的丙烯选择性,丙烯的选择性提高了11.5%。

氟改性对纳米HZSM-5分子筛催化甲醇制丙烯的影响

在比较了纳米和微米HZSM-5分子筛催化甲醇制丙烯反应性能的基础上,对纳米HZSM-5分子筛进行了氟改性.利用透射电镜、N2吸附、X射线衍射、氨程序升温脱附和吡啶吸附-红外光谱技术对改性前后的样品进行了表征,并在常压、500oC和甲醇空速(WHSV)为1.0h–1的反应条件下,在连续流动固定床微型反应器上考察了其催化甲醇制丙烯的性能.结果表明,当氟含量<10%时,随氟含量的增加,改性纳米HZSM-5分子筛的酸量减少,酸强度降低,从而使丙烯选择性和催化剂稳定性不断提高.但过量(15%)氟的改性使纳米HZSM-5分子筛的酸量、比表面积和孔容均明显减小,致使其稳定性反而降低.在适量(10%)氟改性的纳米HZSM-5分子筛上,丙烯选择性和维持甲醇完全转化的反应时间分别由原来的30.1%和75h增加到46.7%和145h.

高温水热处理后磷改性HZSM-5分子筛的结构变化

对高温水热处理后磷改性HZSM-5分子筛进行了X射线衍射(XRD)、NH3-程序升温脱附(TPD)、吡啶-红外光谱(IR)、29Si,27Al,31P魔角旋转核磁共振(MASNMR)谱等物化表征以及催化活性评价。通过磷改性HZSM-5分子筛29SiMASNMR谱中Si(1Al)峰的变化,进一步证实了磷改性可阻止HZSM-5分子筛骨架脱铝。27AlMASNMR谱表明,HZSM-5分子筛经磷改性后有大量“不可观测铝”出现。根据磷改性分子筛酸性变化以及29Si,27Al,31PMASNMR谱分析,提出了磷改性分子筛表面结构模型,用此结构模型可较好地解释磷改性分子筛的酸性变化。

氧化镁改性对纳米HZSM-5分子筛催化甲醇制丙烯的影响

采用浸渍法制备了一系列不同Mg含量(0-8%,w)的改性纳米HZSM-5分子筛.利用X射线衍射(XRD)、铝固体魔角旋转核磁共振(27AlMASNMR)、N2吸附/脱附、氨-程序升温脱附(NH3-TPD)和吡啶吸附傅里叶变换红外(FT-IR)光谱等技术对改性前后样品的结构和酸性进行了详细表征;并在常压、500℃和甲醇空速(WHSV)为1.0h-1的反应条件下,在连续流动固定床反应器上考察了其对甲醇制丙烯反应的催化性能.结果表明,随着Mg含量的增加,丙烯和丁烯的选择性逐渐增大,而甲烷、乙烯和芳烃的选择性逐渐降低.催化剂的稳定性先随Mg含量的增加而增加,当Mg含量为2%时达到最大,之后又随Mg含量的增加而降低.MgO改性对纳米HZSM-5分子筛催化性能的影响主要是由其酸性和织构性能的改变而引起的.

改性HZSM-5分子筛催化醛氨缩合反应

采用离子交换方法制备了不同金属离子改性HZSM-5分子筛的M/HZSM-5(M分别为Co,Pb,Cd和Zn),利用原位红外和氨气-程序升温脱附法(NH_3-TPD)研究了催化剂的酸性,并考察了改性前后催化剂在醛氨缩合反应中的催化活性。结果表明,改性后得到的Co/HZSM-5,Pb/HZSM-5和Cd/HZSM-5的催化活性提高,zn/HZSM-5催化活性下降。HZSM-5分子筛通过金属离子改性后,HZSM-5的骨架结构没有被破坏,金属离子均匀地分布在分子筛表面。分子筛的酸性强弱、酸量和酸中心类型的分布均发生了一定的变化,在金属离子含量基本相同的情况下,不同的金属离子对分子筛表面酸性的调变能力不同。

HZSM-5分子筛的改性对合成气直接制二甲醚反应的影响

采用固态离子交换法改性合成气直接制二甲醚(DME)双功能催化剂中的甲醇脱水组分HZSM 5分子筛,制得一系列Mg ZSM 5催化剂,并用XRD和NH3 TPD表征其结构和表面酸性,发现改性后分子筛的晶型和结构未受到破坏,但分子筛表面弱酸中心增强,强酸中心减弱,酸中心分布较为集中。将由Mg ZSM 5分子筛与Cu基甲醇合成催化剂组成的双功能催化剂用于合成气直接制二甲醚反应,结果表明,目的产物DME选择性由改性前的53 62%提高到68 31%,而副产物CO2和烃类的选择性则分别由41 75%和0 23%下降至27 67%和0 02%。

氟氯有机化合物对HZSM-5分子筛改性过程中氟和氯的作用

利用XRD,MAS NMR,IR和XPS等手段研究了CF_(4-n)Cl_n改性的HZSM-5分子筛的体相和表面结构的变化。结果表明,改性过程中F和Cl均能使HZSM-5脱铝和脱硅。Cl可以使沸石骨架SiO_2/Al_2O_3升高,而F除使沸石骨架脱铝外,还会极化其晶格。F比Cl更容易在沸石表面富集。F和Cl是通过取代O或OH与沸石表面Si或Al作用的。改性后的沸石表面有数种含氟表面物种存在。

Ce-P复合改性HZSM-5分子筛的乙醇制乙烯性能研究

合成了HZSM-5分子筛,在此基础上制备了不同含量Ce-P复合改性HZSM-5分子筛样品,并采用X射线衍射、N2低温物理吸附和吡啶吸附-红外光谱等手段对分子筛进行了表征。在常压、乙醇质量空速1.5h-1、温度为280℃的反应条件下,在固定床反应器上考察了改性分子筛乙醇脱水制乙烯的催化性能。结果表明,少量的Ce-P复合改性的HZSM-5的MFI结构没有改变,但Ce的加入,使其表面酸含量减少,尤其是强酸为主的B酸中心减少更为明显,使得表面L酸中心与B酸中心的比值(L/B)增高,从而提高了催化剂的活性和稳定性。3%Ce-1%P/HZSM-5分子筛表现出最佳的活性和稳定性,其乙醇转化率和乙烯选择性可长时间维持在99%以上。

钾-钙双金属改性对HZSM-5分子筛催化甲醇制丙烯的影响

针对甲醇制丙烯反应体系,研究了不同金属、双金属改性的HZSM-5的催化性能。结果表明,钾改性提高了催化剂的稳定性和催化性能,当钾改性液的质量分数为2%时,改性效果最好,在此基础上,以2%K-HZSM-5作为不同钙负载的改性对象。结果表明,钾钙共同改性,具有较好的协同改性效果,大大提高了丙烯的选择性,有效的降低了乙烯和副产物的产率。

改性HZSM-5分子筛的表征及用其催化合成环十五内酯

采用浸渍法制备出了不同金属离子(Fe、Mo、Mo-Fe)改性的HZSM-5分子筛,用XRD,FTIR,NH3-TPD等检测方法考察了改性HZSM-5分子筛上Fe、Mo和Mo-Fe的体相状态和酸性;并将改性HZSM-5分子筛用于催化15-羟基十五烷酸甲酯合成环十五内酯。结果表明,Mo-Fe/HZSM-5分子筛的Mo-Fe引入到HZSM-5分子筛骨架中,分子筛的酸量和酸强度增加,15-羟基十五烷酸甲酯的最大转化率为58.85%,环十五内酯选择性为16.48%。

氟氯有机化合物对分子筛催化剂的改性——Ⅰ.CF_2Cl_3对HZSM-5分子筛改性的研究

对经CF_2Cl_2处理了不同时间的HZSM-5分子筛,采用XRD,IR,XPS,SEM和TPD等方法考察了其结构和表面性质的变化。发现B酸位减少的同时,中等强度的B酸位的分数有所提高,沸石表面不但脱铝也有脱硅现象发生。这种改性的HZSM-5分子筛对异丙苯裂化反应及偏三甲苯-甲醇烷基化合成均四甲苯反应的活性、选择性及催化剂的稳定性都有良好的促进作用。

Al改性HZSM-5分子筛催化甲醇制烯烃反应研究

研究了Al负载HZSM-5催化剂上甲醇制烯烃反应过程。考察了Al负载量、反应温度、空速、反应时间等因素对催化效果的影响。随着Al含量的增加,Al-HZSM-5催化剂的比表面积、孔体积逐渐减小,但骨架结构没有变化,乙烯和丙烯选择性明显优于改性前的HZSM-5。Al的最佳负载质量分数为6.0%,此时低碳烯烃的选择性有最大值为69.3%;380℃为最佳反应温度,空速最佳范围在786mL/（g.h）~996mL/（g.h）。随着反应时间增长,催化剂会逐渐积碳失活。

钙改性HZSM-5分子筛对油页岩热解特性的影响研究

采用热重质谱红外光谱(TG-MS-FTIR)联用技术和管式热解炉,探究了Ca改性前后HZSM-5分子筛对油页岩热解的催化行为,并采取BET、NH3-TPD、TG手段对分子筛进行表征。结果表明,改性前后的HZSM-5均可以显著提高C1−4脂肪烃类产物的产量,降低其析出温度。Ca改性后的HZSM-5可以降低CO2的产量。对页岩油的分析表明,改性后的HZSM-5可以提高页岩油产量,并且有效降低页岩油中脂肪链长度。但是对芳构化促进作用更强。分子筛中Brönsted酸位点对脂肪烃催化效果明显,Lewis酸位点有利于芳构化反应的发生。

磷铝铁改性HZSM-5分子筛用于增产丙烯助剂的试验

在采用磷、铝、铁对HZSM-5分子筛进行改性的基础上,制得催化裂化增产丙烯助剂,并且在固定床微反装置上对此助剂进行了评价。结果表明:进行磷改性后,丙烯产率提高了1.92个百分点;进行磷、铝混合改性后.丙烯产率提高了2.03个百分点;进行磷、铝、铁混合改性后,丙烯产率最大可提高2.75个百分点。试验还表明:进行磷、铝、铁混合改性时,硝酸铁的用量最好在3%左右;所制增产丙烯助剂与主催化剂混合应用时,为获得最大丙烯产率。二者之间的配比也要适当。

磷水热改性HZSM-5分子筛对二甲醚转化合成异构烷烃的催化性能

采用磷水热法和磷浸渍法对HZSM-5分子筛进行改性,以X射线衍射、N_2吸附-脱附、扫描电子显微镜、吡啶吸附傅里叶变换红外光谱、热重分析和原子光谱等表征技术,研究了不同磷改性方法对HZSM-5分子筛晶型结构和酸性的影响;并在固定床反应器中评价了磷改性HZSM-5分子筛对二甲醚合成异构烷烃的催化性能。实验结果表明,在水热气氛下磷与HZSM-5分子筛骨架结构中的B酸中心生成H_2PO_4^-,且不会影响分子筛的孔道尺寸,明显不同于磷浸渍改性的HZSM-5分子筛。以磷水热改性的HZSM-5分子筛为催化剂合成汽油烃类,汽油中异构烷烃选择性达到50%左右。

改性HZSM-5分子筛在甲醇制汽油中的研究进展

甲醇制汽油(MTG)在生物质、合成气和煤制取高辛烷值汽油中应用广泛。MTG工艺技术既可以解决甲醇产能过剩问题,又可以降低对石油的依赖程度。MTG工艺的核心是HZSM-5分子筛催化剂,提高HZSM-5分子筛催化剂的汽油选择性和催化寿命是MTG工艺过程中的关键。对传统的HZSM-5分子筛改性是提高其催化性能的有效方式。综述了负载过渡金属、制备多级介孔、合成纳米颗粒以及复合其他材料等改性方法制备的HZSM-5分子筛对MTG反应催化性能的研究进展。着重说明了这些改性方法对HZSM-5分子筛酸性、孔径和表面积等性质的影响,同时对改性后的HZSM-5分子筛的汽油选择性和催化寿命进行了比较。指出了各种改性方法的优缺点和对汽油品质的影响,并对今后的研究方向进行了展望。

Mo系改性HZSM-5分子筛催化剂上丙烷的芳构化反应

采用Ｍｏ及稀土元素对ＨＺＳＭ－５分子筛进行改性并用于丙烷的芳构化反应。考察了Ｍｏ含量、引入方法及反应条件对催化活性的影响。在Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｄｙ等五种稀土元素中，以Ｌａ的改性效果最佳，在５５０℃、６００ｈ－１的反应条件下，Ｍｏ－ＬａＨＺＳＭ－５分子筛催化剂上丙烷转化率及芳烃选择性分别达到８８４３％、６８４７％。

焙烧温度对氟改性纳米HZSM-5分子筛催化甲醇制丙烯的影响

在400-550℃的不同焙烧温度下,制备了氟改性的纳米HZSM-5分子筛催化剂。利用XRD、N2吸附/脱附和NH3-TPD技术对氟改性前后催化剂的结构和酸性进行了表征,并在固定床反应器上考察了其催化甲醇制丙烯反应的催化性能。结果表明,氟改性可明显降低酸中心的数量及强度,从而显著提高丙烯的选择性和催化剂的稳定性。由于在450℃下焙烧的催化剂出现了新的强酸,使催化剂的稳定性和丙烯的选择性都略有下降。当焙烧温度达到550℃时,由于比表面积和孔体积大大降低,导致催化剂的稳定性显著下降。