两步干凝胶转化法制备UiO-66膜并用于己烷异构体的高效分离

己烷异构体是石化行业重要的基础原料,对其进行高效低能耗分离具有重要的战略意义。金属-有机骨架(MOF)材料由于其精准可调的孔道结构和表面功能,在解决挑战性的己烷异构体分离方面备受关注。本文报道了一种以两步干凝胶转化策略制备连续致密UiO-66薄膜的方法。对UiO-66膜的形成过程与微结构的表征结果表明,两次引入锆凝胶是形成致密膜的关键,一方面锆凝胶和晶种的混合相作为前躯体层为膜的初步生长提供了均匀且丰富的多尺度成核位点,另一方面锆凝胶的二次自转化可以密封UiO-66膜的晶间缺陷。渗透汽化试验证实了两步干凝胶转化法制备的UiO-66膜能够优先渗透直链和单支链烷烃而排阻双支链烷烃。

干凝胶蒸汽辅助晶化构筑包覆结构ZSM-5及其甲醇制芳烃性能

煤基甲醇经催化转化制苯、甲苯和二甲苯是煤炭高效清洁转化的重要技术。由于其反应步骤复杂,单一结构催化剂上难以调控反应过程,实现高的芳烃选择性。采用干凝胶蒸汽辅助晶化方法将硅铝比(Si/Al)约为50的ZSM-5原粉放入硅铝比为220的干凝胶中进行晶化制备包覆结构ZSM-5,以催化耦合甲醇制烯烃和烯烃芳构化两步反应,提升芳烃选择性。考察不同硅包覆比对甲醇制芳烃性能的影响发现,硅包覆比小于0.5时,凝胶中硅铝物种可于原粉表面成功包覆。外部的高硅铝比包覆结构促进了甲醇到低碳烯烃的转化,进而强化了甲醇分步芳构化过程,总芳烃选择性可从原粉的12.9%增加至14.5%,轻质芳烃在芳烃中的选择性也由原粉的61.8%增加至66.5%.当硅包覆比继续增加到2,部分硅铝物种在原粉外围独立成核形成小晶粒ZSM-5.虽然芳烃选择性增加到15.2%,但小晶粒也促进了芳烃的烷基化,使C9+芳烃选择性增加,抑制了轻质芳烃的形成。

干凝胶法合成复合孔分子筛的研究

以含有模板剂的介孔氧化硅原粉(HMS)作为原料,通过浸渍法引入微孔沸石合成导向剂,再利用有机模板剂作为介孔产生的模板,通过干凝胶转换方法将介孔材料孔壁晶化得到微孔-介孔复合孔分子筛.采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)法对样品的结晶度进行了表征,采用氮气吸附等温线测定了样品比表面积和孔分布.结果表明:全硅HMS介孔分子筛在180℃经过6 h水蒸汽加热转化后,无定形介孔氧化硅转化为微孔沸石,结晶度达到80%,比表面和孔体积分别为595 m2.g-1和0.65cm3.g-1.而含铝HMS介孔分子筛,因铝的引入阻碍了沸石的转化.当HMS分子筛Si/Al比达到25时,在180℃经过6 h水蒸汽加热,所得样品(MZ25-6)孔壁仍为无定型结构.

铝源对A型分子筛晶化行为与产物性质的影响

采用溶胶凝胶法,以正硅酸乙酯(TEOS)作为硅源,分别以硝酸铝、氯化铝和硫酸铝作为铝源,制备干凝胶粉体。粉体通过碱激发转化成为粒径较为均一的微米级NaA分子筛晶体。通过X射线衍射(XRD)、红外(FT-IR)、扫描电镜(SEM)等分析手段对合成样品进行分析表征。结果表明,Al(NO3)3.9H2O作为铝源时晶化速率最快,Al2(SO4)3.18H2O次之。二者的晶化反应不易控制,导致终产物中同时包含有多相杂晶。而以AlCl3.6H2O作为铝源时反应较为平缓,能够制备出尺寸更均一且具有较高结晶度的NaA分子筛,是较为理想的铝源。

MTO废催化剂SAPO-34的再生

采用干凝胶转化法对甲醇制烯烃(MTO)废催化剂SAPO-34进行再生,将SAPO-34分子筛晶化所需的硅、铝、磷原料同时作为黏结剂使用,经干凝胶转化制备出再生催化剂,并对催化剂进行了表征及MTO反应活性评价。表征结果显示,再生催化剂的晶体结构、微观形貌、粒径分布、孔结构、耐磨性及酸中心均得到了恢复与改善,磨损指数可达0.35%/h。实验结果表明:在催化剂加入量为1.0 g、进气中甲醇质量分数为95%、甲醇质量空速为3 h-1、反应温度为450℃、反应压力为常压的条件下,再生催化剂的甲醇转化率接近100%,双烯(乙烯和丙烯)选择性较废催化剂提高了约3百分点,可达87%以上;同时,再生催化剂的寿命也较废催化剂有了明显改善。

中微孔复合钛硅材料的制备和表征

从TS-1前体溶胶出发,在十六烷基三甲基溴化铵作用下,通过干凝胶转化法成功地制备出中微孔复合的钛硅材料.通过XRD、N2吸附、UV-Vis等手段表征了材料的晶体构型、孔结构、钛的存在状态,实验结果表明,该材料具有集中在2.3 nm的中孔分布,中孔由TS-1晶粒间空隙形成.材料同时存在骨架钛物种和骨架外的钛物种,通过后处理,可以除去骨架外的钛物种.