单晶多级孔ZSM-5分子筛酸性质对正庚烷催化裂解反应传质性能的影响

采用L-赖氨酸作为介孔模板剂,通过调控铝源(偏铝酸钠)添加量改变分子筛硅铝比,在单晶分子筛内部引入晶内介孔,成功地合成了一系列具有不同硅铝比的单晶多级孔ZSM-5分子筛,研究了其酸性质对正庚烷催化裂解反应传质性能的影响。利用X射线衍射(XRD)、N2物理吸附、氨气程序升温脱附(NH_(3)-TPD)、吡啶红外(Py-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等表征了单晶多级孔ZSM-5分子筛的物理结构、酸性质和微观形貌。同时,利用零长柱(ZLC)装置测试获取了正庚烷在单晶多级孔ZSM-5分子筛中的表观扩散系数,用于反映其传质性能。研究结果表明,随着硅铝比的提高,单晶多级孔ZSM-5分子筛的物理结构基本保持一致;传质性能随酸量的减少而提升,催化裂解性能随酸量的增加而提高。当单晶多级孔ZSM-5分子筛的Si/Al从80提高至140,正庚烷的表观扩散系数提升了87%以上;当单晶多级孔ZSM-5分子筛的Si/Al=80时,正庚烷的转化率最高可达97.5%,乙烯和丙烯的选择性分别为24.3%和35.1%。

多级孔ZSM-5分子筛催化餐厨废油制备轻质芳烃的研究

采用水热法合成不同硅铝摩尔比的多级孔ZSM-5分子筛,并对其结构进行表征,考察不同硅铝摩尔比多级孔ZSM-5分子筛对餐厨废油模型化合物(WCOMC)制备苯、甲苯和二甲苯(3种物质统称BTX)的影响。结果表明:L-赖氨酸的加入提高了多级孔ZSM-5分子筛的传质效率,其硅铝摩尔比的变化有效地调节了多级孔ZSM-5分子筛的酸性,且多级孔ZSM-5分子筛的酸性影响目标产物的分布和反应体系的稳定性。随着温度的升高,芳烃的相对含量提高,在600℃条件下多级孔ZSM-5-40分子筛催化WCOMC制备BTX的相对含量最高,为20.3%。

晶种法制备多级孔ZSM-5分子筛的研究

以铝酸钠为铝源、硅溶胶为硅源、Silicalite-1(S-1)为晶种,引入碳酸铵作为助剂,采用晶种法制备多级孔纳米ZSM-5团簇分子筛,考察了碳酸铵加入量、晶种加入量、水硅比和晶化温度对多级孔ZSM-5分子筛物性的影响。X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和N_(2)吸附-脱附表征结果表明:碳酸铵的加入降低了体系pH,减缓了分子筛成核速率,显著降低了ZSM-5分子筛的相对结晶度;当S-1加入量为5%~7%(质量分数)时,能够提高ZSM-5分子筛的比表面积和孔容;此外,水硅比对ZSM-5分子筛形貌影响显著,当水硅比为45时,能够合成出介孔分布更为集中的多级孔ZSM-5分子筛。由于多级孔纳米结构提高了活性位点与反应物的可接近性,同时降低了反应产物在孔道中停留时间,因此与分子筛ZSM-5-180相比,该分子筛在偏三甲苯与甲醇烷基化反应中表现出优异的稳定性及均四甲苯选择性。

多级孔ZSM-5分子筛的合成及其催化裂解性能

在不添加任何有机胺模板剂情况下,以硅溶胶和铝酸钠为原料通过简单的水热活化-晶化法合成多级孔ZSM-5分子筛(Z1),在此合成方法上,分别添加蔗糖、木质素、微晶纤维素作为介孔模板剂,合成了三种多级孔ZSM-5分子筛(SZ、LZ、CEZ)。进一步对纤维素和低密度聚乙烯(LDPE)进行共催化裂解研究,考察裂解反应温度和催化剂酸性、孔径对产物分布的影响。结果表明,在450~600℃下使用Z1对纤维素/LDPE进行共裂解,550℃时得到的BTX(苯、甲苯、二甲苯)产率最高(21.6%)。在优化温度下(550℃),使用不同催化剂进行共裂解实验,使用CEZ-10得到的BTX产率最高(26.1%),并有良好的抗积碳能力。与单独裂解LDPE(17.8%)相比,CEZ-10共裂解得到的BTX产率提升了8.3%。结果表明,共催化裂解纤维素和LDPE有助于BTX的生成。

多级孔ZSM-5分子筛催化剂上5-羟甲基糠醛自醚化反应

利用碱处理结合柠檬酸处理技术对商业微孔ZSM-5分子筛改性,制备了多级孔ZSM-5分子筛催化剂(ZSM-5-AT-CA)。利用XRD、N_(2)吸脱附、NH_(3)-TPD、Py-IR、^(27)Al MAS NMR等表征技术研究了ZSM-5-AT-CA催化剂的形貌结构和物理化学性质,以5-羟甲基糠醛(HMF)自醚化制双-(5-甲酰基糠基)醚(OBMF)为模型反应进一步考察其催化性能。结果表明,ZSM-5-AT-CA催化剂具有多级孔结构(微孔、介孔)、适宜酸位点浓度和强度,有利于HMF自醚化反应。多级孔ZSM-5-AT-CA催化剂在反应温度90℃时HMF转化率达到91.2%,OBMF产率为73.6%。催化剂具有良好的循环稳定性。

多级孔ZSM-5分子筛在增产丙烯助剂中的应用

研究了多级孔ZSM-5分子筛(MZSM-5)与常规ZSM-5分子筛的不同,并考察了其在增产丙烯助剂中的应用效果。结果表明:MZSM-5具有更多的二次孔,介孔率高,有利于大分子的扩散和裂化;与以常规ZSM-5分子筛为活性组元的助剂MP-0相比,在转化率基本相当的情况下,在以MZSM-5为活性组元的助剂MP-1作用下,产物液化气收率更高,柴油和油浆收率更低,丙烯收率和液化气中丙烯含量更高。MP-1助剂的加入可使汽油中的部分烯烃和异构烷烃转化为丙烯,同时可使部分柴油转化为汽油组分,从而减小汽油收率的下降幅度,提高丙烯选择性。工业应用结果表明,与不加助剂时相比,在助剂添加量(w)仅为系统藏量的2%时,液化气收率增加1.38百分点,液化气中丙烯体积分数增加1.48百分点,产品分布明显改善。

多级孔ZSM-5分子筛对亚甲基蓝的吸附性能

以多级孔ZSM-5分子筛为吸附剂,吸附水中的亚甲基蓝(MB),考察了吸附条件对吸附效果的影响,并探讨了吸附的热力学和动力学特征。实验结果表明:在溶液p H为11、分子筛加入量为800 mg/L、吸附温度为303.15 K、吸附时间为60 min、初始MB质量浓度为20 mg/L的条件下,该分子筛对MB的吸附率达97%;溶液p H为5~12时,吸附率均达89%以上,说明该分子筛具有宽的p H适应范围;该分子筛对MB的吸附热力学符合Langmuir和Freundlich方程,293.15~313.15 K的饱和吸附量达50.51~62.11 mg/g,吸附为吸热、自发过程;吸附动力学符合拟二级动力学方程。

干胶法合成多级孔ZSM-5分子筛及其正辛烷催化裂解反应性能

采用干胶转化法制备多级孔ZSM-5分子筛,利用XRD、N 2吸附-脱附、SEM、TEM和NH 3-TPD等考察添加三嵌段共聚物(P123)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基硫酸钠(SDS)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等不同软模板剂合成分子筛样品的物化性质。结果表明,利用P123软模板剂合成的多级孔ZSM-5分子筛具有介孔(2.5 nm)-介孔(9.5 nm)-微孔复合的梯级孔结构,且分子筛酸强度有所增强。多级孔ZSM-5分子筛应用于正辛烷催化裂解反应中,具有较高的催化活性和低碳烯烃收率,其优异的催化性能可能归结于强酸性质和优异扩散传质能力之间的协同作用。

两段变温法水热合成多级孔ZSM-5分子筛及其催化裂化性能（英文）

以四丙基氢氧化铵(TPAOH)为单一模板剂,采用低温老化、高温晶化2段变温法合成出了球状多级孔ZSM-5分子筛。利用XRD、FT-IR、NH_3-TPD、SEM、TEM以及氮气吸-脱附等测试对合成样品进行了表征。结果表明:直径约为2μm左右的球状多级孔ZSM-5分子筛颗粒内的晶间介孔和大孔主要由棒状纳米晶堆积而成的,该产品具有较大的比表面积和介孔孔容。同常规水热法一步合成的微孔ZSM-5分子筛相比,2段变温法合成的多级孔ZSM-5分子筛具有更高的B酸/L酸比例(C_(BP)/C_(LP))、强酸/弱酸比例(C_s/C_w)以及活性位可接近性指数(ACI)。催化裂化评价结果显示,得益于活性位可接近性指数等指标的提高,球状多级孔ZSM-5分子筛比常规合成的微孔ZSM-5分子筛具有更高的转化率和丙烯收率等优异的催化性能。

酸碱复合处理制备多级孔ZSM-5分子筛及其甲醇制汽油反应性能

以商业ZSM-5分子筛为原料,分别采用碱处理和酸碱复合处理法制备了多级孔ZSM-5分子筛。利用XRD、FT-IR、SEM、TEM以及氮气吸-脱附等手段对样品进行了表征,并评价了样品的MTG反应性能。结果表明:利用单纯碱处理或酸碱复合处理商业ZSM-5分子筛均可制备晶体内富含介孔和大孔的多级孔ZSM-5分子筛。与商业ZSM-5原料相比,多级孔ZSM-5分子筛催化剂的介孔比表面积、介孔孔容以及酸性位"可接近性指数"等显著增加,酸量明显减少,酸强度降低。催化评价结果显示,多级孔ZSM-5分子筛催化剂在大幅提高汽油产品收率、延长使用寿命的同时降低了芳烃收率。与碱处理样品相比,酸处理能够进一步调节样品的酸性质和孔结构,因此酸碱复合处理所得多级孔ZSM-5分子筛催化剂的物化性质和催化性能得以进一步提升。

多级孔ZSM-5分子筛:丰富的外表面酸中心和良好的二甲苯异构化催化性能(英文)

多级孔沸石分子筛的结构性质及其催化性能是近年来分子筛研究的热点.本文采用蒸汽辅助晶化的方法制备了多级孔ZSM-5沸石分子筛,采用NH3程序升温脱附和原位吸附红外光谱等方法研究了其表面酸性质,用邻二甲苯异构化反应考察了其催化性能.结果表明,多级孔结构分子筛的结晶度和总酸量有所下降,但Lewis酸中心却有所增加.进一步研究发现,多级孔结构分子筛的外表面酸中心数量远高于常规分子筛,从而证实了多级孔结构可以将更多的酸中心暴露到外表面;而外表面酸中心数量的增多和扩散传质的改善是多级孔ZSM-5分子筛在邻二甲苯异构化反应中具有更高催化活性和对二甲苯产率的重要原因.

单一模板剂两段变温法合成球状多级孔ZSM-5分子筛

以四丙基氢氧化铵为单一模板剂,分别以硅酸或水玻璃为硅源,采用低温老化、高温晶化两段变温法合成球状多级孔ZSM-5分子筛;利用XRD、FT-IR、SEM、TEM以及氮气吸-脱附等手段对样品进行表征;并分析球状多级孔ZSM-5分子筛的形成机制。结果表明:所得多级孔ZSM-5分子筛产品主要由直径约为2μm的规则球状颗粒所组成,而其颗粒内的晶间介孔和大孔主要来自于棒状纳米晶堆积而成的;与商业ZSM-5分子筛相比,该产品具有较高的相对结晶度,同时具有更大的BET总比表面积、介孔比表面积和介孔孔容,其中以硅酸为硅源合成的多级孔ZSM-5分子筛样品总比表面积、介孔比表面积和介孔孔容增加量分别达到114 m^2/g、152 m^2/g和0.094 cm^3/g;低温老化阶段硅铝酸盐凝胶在四丙基铵根离子的诱导下首先形成大量纳米晶核,晶核接着在高温晶化阶段逐渐生长成纳米微晶,纳米微晶随后继续长大成棒状纳米晶体并自组装团聚成球状多级孔ZSM-5分子筛。

多级孔ZSM-5分子筛的合成及催化苯、甲醇烷基化反应的研究

采用固相水热合成法,以有机硅烷作为添加剂,直接合成了多级孔ZSM-5分子筛。采用XRD、SEM、NH3-TPD、N2物理吸附等手段对多孔级ZSM-5分子筛进行了表征。结果表明,该分子筛拥有微孔和介孔2种孔道。苯、甲醇烷基化反应的研究表明,与普通ZSM-5分子筛相比,多级孔ZSM-5分子筛上苯的转化率提高了约8%,甲苯及二甲苯的选择性提高了约3%,收率提高了近9%。采用6%MgO/多级孔ZSM-5分子筛,苯、甲醇烷基化合适的反应条件为:温度460℃,质量空速6h-1,此时苯的转化率达到55%,甲苯及二甲苯的选择性超过90%,其中二甲苯的选择性超过35%。

多级孔ZSM-5分子筛的合成及其在甲醇脱水制二甲醚反应中的应用(英文)

以四丙基氨为微孔模版剂, 阳离子高分子聚合物为介孔模版剂, 合成了具有多级介孔的ZSM-5分子筛, 并用于甲醇气相脱水合成二甲醚. 结果表明, 加入阳离子高分子聚合物后, 合成的HZSM-5分子筛样品既保持了其MFI典型结构, 又呈现了多级介孔特征; 随着阳离子高分子聚合物模板剂加入量的增加, 其多级介孔特征更为明显. 具有多级介孔的HZSM-5分子筛表现出比常规微孔HZSM-5分子筛高的反应稳定性和二甲醚选择性, 这主要是由于其织构和酸性的双重作用.

干胶法制备多级孔ZSM-5分子筛及其在甲醇制丙烯反应中的应用

采用干胶转化的方法，仅采用四丙基氢氧化铵（TPAOH）为模板剂，在无第二模板剂参与的情况下制备了具有微孔介孑L复合的多级孔结构的ZSM-5分子筛（标记为ZSM-5-DGC），并用XRD，SEM和N：吸附脱附等对合成的分子筛进行了表征。结果表明，得到样品为由200nm左右的无规则形状的小晶粒堆砌而成的粒径为1—2仙m的具有介孔结构的规则分子筛微球。将ZSM-5-DGC压片成型，考察其在甲醇制丙烯（MTP）反应中的催化性能。结果表明，甲醇的单程转化率在反应2～105h均在99％以上，丙烯与乙烯收率比可达到7．43。

多级孔ZSM-5分子筛的制备及其催化甲醇芳构化反应性能

采用晶种法,在合成体系中引入十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)制备了具有多级孔道的ZSM-5分子筛。采用XRD、SEM、NH_3-TPD、XRF和氮气吸附等多种技术对其进行了表征,并考察了不同CTAB添加量对该分子筛结构、酸性及其在甲醇芳构化反应中催化性能的影响。结果表明,CTAB的添加显著影响分子筛的形貌、孔结构及分子筛的酸性,进而决定其在甲醇制芳烃反应中的稳定性和芳构化选择性。分子筛增加的介孔性提高了大分子化合物的扩散,进而提高了催化剂寿命。CTAB的添加抑制了铝源进入骨架进行配位,增加CTAB的用量导致Si/Al比提高,进而导致分子筛酸性下降以及芳烃选择性下降。

聚乙二醇存在下不同合成条件对多级孔ZSM-5分子筛形貌的影响

以四丙基溴化铵(TPABr)为微孔模板剂、聚乙二醇(PEG)为介孔模板剂,在不同的水热条件下,合成不同形貌的多级孔ZSM-5分子筛,并探究其晶形及孔径分布变化。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜、N_2吸附-脱附等表征手段,研究分子筛的孔道结构和物化性能。结果表明,多级孔ZSM-5分子筛晶体尺寸随着硅/铝摩尔比(n(Si)/n(Al))的增大而减小;随着晶化温度的升高,组成晶体的晶粒由长六方板状变成正六方板状,晶化温度过高(200℃)会导致聚乙二醇的模板导向作用减弱;晶化时间延长,分子筛晶体形貌单一,只有板状晶粒穿插形成的晶体且晶体尺寸变大;随着聚乙二醇用量的增加,组成晶体的小晶粒逐渐增多,晶体从六棱明显的板状成为近球状。m(Si)/m(Al)/m(PEG)为100/0.027/20,晶化温度为180℃,晶化时间为36h时,多级孔ZSM-5分子筛的结晶度最高;合成的晶体大小均匀且形貌统一。

含磷模板剂和不同硅源对多级孔ZSM-5分子筛结构和催化性能的影响

通过采用不同比例的四丁基氢氧化磷(TBPOH)和四丙基氢氧化铵(TPAOH)混合作为模板剂合成多级孔ZSM-5分子筛,采XRD,BET,SEM,TEM,NH3-TPD,MAS NMR等方法对分子筛进行物化性质表征,考察TPAOH和TBPOH的协同作用,期望得到较高结晶度的含P的多级孔ZSM-5。结果表明:以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,在TBPOH和TPAOH物质的量比为1∶1时,合成的多级孔ZSM-5形貌较为规整,由ZSM-5小晶粒堆积而成并呈现出丰富的介孔结构,具有较大的比表面积和孔体积,孔径分布集中于3~7nm处。相比常规ZSM-5分子筛,合成的多级孔ZSM-5分子筛表现出更强的弱酸性和更多的总酸量。在1,3,5-三异丙苯的裂解反应中,相同转化率下,微孔ZSM-5分子筛表现出较好的苯和二异丙苯的选择性,而多级孔ZSM-5表现出更加优异的丙烯和异丙苯选择性。

铁尾矿两步法制备多级孔ZSM-5分子筛

以铁尾矿为原料替代纯化学试剂,采用两步法制备含有介孔–微孔复合孔的多级孔ZSM-5分子筛.首先在介孔模板剂(CTAB)作用下合成介孔分子筛(MCM-41),然后通过固相转换法将MCM-41晶化转变为多级孔ZSM-5分子筛.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和氮气吸附脱附测试(BET)等技术对样品进行表征.实验结果表明,由于体系中没有液态水相参与,成功避免了CTAB与微孔结构导向剂(TPABr)在水溶液中相互竞争,从而得到高结晶度的多级孔ZSM-5分子筛.因此,本文为铁尾矿制备多级孔ZSM-5提供了一种全新方法.

液晶模板合成多级孔ZSM-5分子筛及其催化应用

以哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷偶联剂(PZPMS)和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为复合液晶模板,在水热条件下合成多级孔ZSM-5分子筛.采用XRD、 SEM、 BET、 XRF、 FT-IR和NH3-TPD对催化剂的性能进行了表征.结果表明, PZPMS/CTAB复合液晶模板的加入可以减小颗粒尺寸,增加外表面积,有利于合成多级孔ZSM-5分子筛.加入液晶模板可以有效调整催化剂表面B酸与L酸量比例,改善催化剂表面酸性.对合成的催化剂样品在MTA反应中进行了催化性能测试,样品在反应中对芳烃表现出较高的选择性,催化寿命有不同程度的提高.