沸石晶体SAPO-34特殊的螺旋式生长结构研究

目的研究硅磷酸铝沸石在不同模板剂条件下的形貌特征,并寻求控制晶体形貌的方法,分析其生长机制及原理,并获得其形貌控制的规律.方法配制去离子水与磷酸的混合溶液,加入铝源拟薄水铝石,搅拌至完全溶解,再加入吗啉并搅拌,加入硅源白炭黑至产生均匀凝胶,加入适量氢氟酸,将凝胶转入配有聚四氟乙烯内衬的反应釜中晶化,过滤出固体产物,并用去离子水反复洗涤,放入烘箱干燥,并检测其XRD谱线、核磁谱线、扫描电镜图像及原子力显微镜图像.结果当n(HF)∶n(Al_2O_3)=0.4时,能够得到完整的螺旋式生长结构晶体,样品形貌最佳.结论氢氟酸中的氟离子通过与SAPO-34中的铝原子结合,一定程度上阻止了磷原子和铝原子的配位,改变了SAPO-34常规的层状生长机理,产生了特殊的螺旋式生长结构.

二次生长法合成SAPO-34沸石膜及其气体渗透性能

以四乙基氢氧化铵(TEAOH)为模板剂,采用二次生长法在α-Al2O3多孔陶瓷管上合成了SAPO-34沸石膜。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及气体渗透对合成的膜进行了表征。XRD结果表明合成的膜具有典型的CHA型沸石特征峰,无其它杂相存在。SEM显示膜厚大约为5μm,膜表面晶粒交织共生完好,且连续、致密,没有发现明显的针孔和裂纹。室温下,当膜两侧压降为0.1MPa时,CO2/CH4的理想选择性和混合气体分离选择性分别为7和40。

SAPO-34/CZA复合晶体相结构性质及催化CO_2加氢反应研究

采用共沉淀包覆法制备了SAPO-34/CZA双功能复合催化剂,研究了复合相比例对催化剂晶体结构性质和CO_2加氢制低碳烯烃催化性能的影响。采用XRD、FT-IR、SEM、BET、NH3-TPD和CO_2-TPD等手段对不同催化剂的晶相组成、骨架结构、微观形貌、孔结构及表面酸碱性进行了分析表征。研究结果表明,复合相比例对SAPO-34/CZA双功能复合催化剂的结构性质和催化性能影响较大。质量比为1∶1时,制得复合催化剂具有明显微孔和介孔特征(微孔比表面积53.15 m^2·g^(-1)、介孔比表面积59.84 m^2·g^(-1)、总比表面积为113.00 m^2·g^(-1)、总孔容0.41cm^3·g^(-1)、平均孔径14.57 nm),具有特殊包覆结构及存在复合相界面,构造了特殊反应路径,微介孔层级结构强化耦合反应,表现出较高催化性能。在还原温度285℃、反应温度325℃、压力3.0 MPa、V(H_2)/V(CO_2)=3.0、空速(SV)3500 m L·g^(-1)·h-1的条件下,CO_2转化率为64.80%,低碳烯烃选择性为49.68%。与物理共混催化剂SAPO-34/CZA-M相比,CO_2转化率和低碳烯烃选择性分别提高了31.98%和2.43%。

SAPO-34分子筛对甲醇转化制低碳烯烃催化性能考察

将HSAPO-34分子筛催化剂用于甲醇转化制低碳烯烃过程,采用固定床连续反应的方法考察了反应时间、反应温度、空速、进料中的水含量以及再生次数等对其催化性能的影响。

SAPO-34动态脱附特性实验研究

针对吸附材料在太阳能吸附式制冷系统中的应用,利用称重法在高温真空环境下对水的脱附性能进行了实验研究,探究不同温度、压力对SAPO-34沸石分子筛脱附性能的影响.结果表明:温度对材料脱附性能的影响要远大于压力的影响,这在吸附式制冷系统中是非常有利的;当压力一定时,材料的脱附完善度随温度的升高而增大,且不随温度变化均匀分布.温度过高会影响SAPO-34的性能及影响材料的使用寿命;当温度一定时,材料的脱附完善度随着压力的降低而增大,其变化随压力变化分布得较为均匀.

活化晶种调节SAPO-34的性质及其对甲醇制烯烃反应催化寿命的增强

无溶剂法合成沸石法在多个方面优于常规水热合成法,近年来引起广泛关注,但是采用该方法合成的微孔SAPO-34沸石催化剂的催化寿命较短,无法满足甲醇制烯烃工业应用的要求。本研究中开发了一种改良的无溶剂法,使用该法合成了具有优异甲醇制烯烃反应性能的SAPO-34催化剂。该法在合成体系中引入酸活化晶种,通过调节沸石晶化动力学来调控催化剂的物理化学性质。采用不同技术对无溶剂法合成的系列SAPO-34催化剂的结构性质进行了分析表征。结果表明:与未引入晶种合成的父代样品相比,添加晶种得到的子代SAPO-34样品具有更高的结晶度、比表面积及低的强酸中心密度,对甲醇制烯烃反应的催化寿命可延长到480 min,远远优于对应的父代样品(40 min)。这一结果证实了无溶剂合成中晶种的使用可有效调节沸石的性质,可见该方法在提高沸石催化性能方面具有巨大潜力。

双模板剂法SAPO-34分子筛的合成及其MTO催化性能调变

以四乙基氢氧化铵(TEAOH)和二乙铵(DEA)为混合模板剂,在低投料硅铝比[n (SiO_2)∶n (Al_2O_3)=0.2]及低模板剂用量[n (模板剂)∶n (Al_2O_3)=1.9]下,考察了两种模板剂比例的调变对合成的SAPO-34分子筛物化性能及其催化甲醇制烯烃反应(MTO)催化性能的影响。研究发现,通过改变两种模板剂比例,可以明显调变SAPO-34分子筛晶粒尺寸、硅分布(晶粒表面和体相的硅分布)、硅原子的配位环境,从而影响其MTO催化反应的效果。在低模板剂用量制备的SAPO-34产品中,晶粒尺寸是影响其催化寿命的最主要因素,小晶粒分子筛因其扩散路径短有利于延长催化寿命。此外,硅分布也是影响催化寿命的因素之一,表面富硅的分子筛导致外表面积炭程度大于晶内积炭,积炭趋势由外向内发展,加速分子筛"假性"失活。硅分布还影响MTO反应产物分布,表面富硅分子筛外表面更易发生非择形催化,显著提高C_4～C_6等产物的选择性,不利于目标产物双烯(乙烯+丙烯)选择性的提高。

用于甲醇制烯烃SAPO-34分子筛的研究进展

具有CHA结构的SAPO-34分子筛因其优异的理化性质被认为是甲醇制烯烃(MTO)工艺的最佳催化剂,但CHA结构中狭窄的八元环孔会限制扩散,使催化剂易于失活降低使用寿命。本文从构建多级孔结构和减小分子筛粒径入手,综述了具有优异的MTO催化性能的多级孔和纳米级SAPO-34分子筛的最新进展,分析不同制备方法对SAPO-34催化剂的晶体尺寸、比表面积、孔大小以及酸性位点、MTO反应性能等的影响,提出目前存在的问题以及未来的发展方向。

不同晶型SAPO-34分子筛的合成及MTO反应性能评价

采用四种不同的工艺分别合成了立方晶型、纳米级、片晶SAPO-34分子筛以及分子筛微球四种不同晶型的SAPO-34分子筛,并对所合成的分子筛进行SEM和XRD表征,同时将上述四种分子筛分别进行分子筛催化剂的制备及其甲醇制烯烃(MTO)反应性能评价。结果表明,纳米级SAPO-34分子筛的催化剂在MTO反应中表现出较好的反应性能。

甲醇制烯烃的催化剂研究进展

甲醇制烯烃(MTO)技术是目前最有前景取代油制烯烃的新型工艺路线,而催化剂的研发是其技术的关键。作为MTO反应的核心,催化剂的合成与制备一直是人们研究的重点。综述了甲醇制烯烃反应催化剂的研发历程,总结了合成SAPO-34分子筛的主要影响因素,分析了近年来MTO催化剂的技术方向。

吸附式制冷材料表观导热系数的实验研究

对于吸附式制冷系统来说,吸附剂的表观导热系数是一个非常重要的热物性参数。主要利用恒热流法,研究材料粒径与吸附量对硅胶及SAPO-34沸石分子筛表观导热系数的影响。结果表明,硅胶表观导热系数随粒径的增大而增大,SAPO-34沸石分子筛表观导热系数随粒径增大而减小,二者表观导热系数均随着吸附量的增加而增加。整体来说,硅胶表观导热系数大于SAPO-34沸石分子筛的表观导热系数。