Ce-EU-1分子筛的合成和表征

采用水热法,以溴化六甲双铵(HMBr2)为模板剂,硅溶胶、偏铝酸钠为硅铝源,以六水硝酸铈为铈源合成了稀土Ce-EU-1分子筛,并通过XRD、FTIR、紫外-可见漫反射光谱、热重分析(TG-DTG)和氮气吸附-脱附等测试手段对合成样品的孔道结构、物化性能及Ce的存在状态进行了表征。XRD结果表明,合成样品不仅具有很高的纯度和结晶度,为典型的立方有序排列的EU-1结构,而且部分Ce已取代Si或Al进入微孔分子筛的骨架。样品的FTIR图谱在980cm-1附近有明显的Si—O—Ce特征吸收峰,证明Ce存在于分子筛的骨架中。紫外-可见漫反射图谱显示,在253nm附近出现O—Ce之间的电子跃迁特征峰,进一步证明了Ce进入了分子筛骨架。氮气吸附-脱附结果表明了Ce的掺入对分子筛的物化性能和孔道结构产生了影响。同时考察了镧系其他金属离子(Ln:La、Nd、Sm和Gd)对EU-1分子筛的影响,发现随着镧系离子半径的减小,Ln-EU-1分子筛的相对结晶度逐渐降低,晶胞体积减小。

过渡金属负载Silicalite-1分子筛的制备及其催化糠醛加氢性能研究

糠醛是一种重要的生物质平台分子,研发具有高活性和稳定性的糠醛加氢催化剂是当前的研究焦点,但贵金属催化剂的高成本问题使得其难以满足大规模工业生产的需求。利用一步水热法成功地合成了过渡金属负载Silicalite-1分子筛催化剂,并探讨了引入不同类型的过渡金属(如Ni、Co、Cu和Fe)对Silicalite-1分子筛结构产生的影响。研究结果表明:低金属负载量并不会对分子筛结构的形成产生影响,同时金属物种在分子筛载体的表面也能均匀分布。在糠醛的加氢转化过程中,Ni基催化剂S-Ni2展现出优异的糠醛转化能力,糠醛的转化率高达96%,产物呋喃的选择性保持在71%左右。Cu基催化剂S-Cu1表现出优异的糠醇选择性,产物选择性接近100%,这一性能明显优于通过浸渍法制得的铜基催化剂(76%)。因此,与浸渍法相比,采用一步水热法可以获得具有高选择性的催化剂,且该方法简单易操作。本研究为寻找高效、稳定且经济的金属加氢催化剂开辟了新的方向,并促进了生物质资源的高值化应用。

自模板法制备大孔-微孔等级孔TS-1分子筛及其1-己烯环氧化性能

针对等级孔钛硅分子筛TS-1合成方法存在步骤复杂及成本高等难题,使用二氧化硅纳米球同时作为硅源和大孔模板,结合蒸汽辅助结晶方法,通过“硅源溶解-分子筛结晶”过程形成大孔结构,得到大孔-微孔TS-1分子筛。通过调控二氧化硅纳米球的尺寸,可以系统调变大孔直径(100~500 nm)。此外,合成的大孔-微孔TS-1分子筛硅/钛摩尔比可调(30、50、100)。HTS-1-200-30分子筛样品在1-己烯催化环氧化反应中,温度343 K、反应时间6 h条件下1-己烯转化率可达41%,高于微孔TS-1分子筛的催化性能。研究所采用的自模板法使用低成本St9ber法制备二氧化硅纳米球,相较于高成本介孔二氧化硅纳米球,降低了等级孔钛硅分子筛的合成成本,适用于工业大规模生产。

Fe原位改性小晶粒Silicalite-1分子筛催化醛氨缩合性能研究

吡啶及其衍生物统称为吡啶碱,其广泛应用于农药、医药等领域。Chichibabin醛氨缩合反应是目前工业制取吡啶碱最广泛的路线。目前,使用最广泛的ZSM-5分子筛受制于硅铝骨架结构的不稳定性,高活性反应周期较短(5 h),针对这一问题,本研究选用热稳定性、水热稳定性优异的Silicalite-1分子筛,使用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为胶体分散剂,在水热合成分子筛的过程中向骨架中引入Fe,结合XRD、SEM、TG、BET、NH3-TPD、Py-FTIR等表征方法探究了晶化条件对Silicalite-1分子筛结晶度、孔结构和酸性质的影响。实验结果表明,在晶种投入量15%、PVP添加量3.75%时产品相对结晶度达到最高(103%),粒径约为200 nm。改性后的Silicalite-1具有更丰富的酸位点,醛氨缩合反应的初始活性由66%增加至85%,在反应进行15 h后,原料转化率和吡啶碱收率分别保持在66%和40%以上。研究提出的原位改性Silicalite-1分子筛策略极大扩宽了纯硅沸石在酸催化领域的应用,具有显著的科研价值和工业化潜力。

无溶剂快速合成S-1和TS-1分子筛

Silicalite-1(S-1)和Titanium Silicalite-1(TS-1)沸石分子筛因其良好的疏水性、热稳定性和择形性等特点,作为环境友好的绿色催化剂在工业应用上极具优势和价值.采用无溶剂法成功合成了TS-1分子筛,并利用X-射线衍射仪、全自动比表面和孔隙分析仪、紫外可见光谱仪和扫描电镜等表征仪器研究了晶化时间和硅钛摩尔比对所制备TS-1分子筛的物化性质的影响.结果表明,合成的TS-1沸石分子筛具有较高的结晶度和纯度、均一的晶粒大小、高的比表面积和在分子筛骨架中四配位和六配位的钛物种.无溶剂合成TS-1沸石具有低成本、环境友好和高效的优点,研究将为工业上沸石的规模合成提供一定的理论借鉴.

薄片状PtZn@Silicalite-1分子筛的合成及催化丙烷脱氢性能研究

采用水热晶化法,以四甲基胍(TMG)为形貌调控剂,一步合成封装PtZn纳米合金的薄片状Silicalite-1分子筛(PtZn@Silicalite-1)。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等技术对样品进行表征分析,并考察了其丙烷脱氢催化性能。结果显示,加入TMG可有效调控Silicalite-1分子筛晶体的生长取向,晶体沿b轴的尺寸与TMG/SiO_(2)的比值呈反比。在550℃和纯丙烷气氛下,片状PtZn@Silicalite-1催化剂表现出优异的丙烷脱氢性能,经过20 h的连续反应,其失活常数仅为0.007 h^(-1),而常规PtZn@Silicalite-1催化剂为0.013 h^(-1)。结合表征结果,薄片状分子筛催化剂具有更大的外比表面积和更短的b轴直通道,这提高了脱氢活性位的可接近性,缩短了气体分子在孔道中的扩散路径,从而提升了催化剂的活性和稳定性。

具有高活性六配位Ti物种的多级孔TS-1分子筛的合成及应用

针对传统微孔TS-1分子筛孔道传输限制以及催化活性低的问题,采用碱腐蚀法制备了3种具有不同孔道结构以及不同钛物种分布的TS-1分子筛催化剂,采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射、N2吸附-脱附等温线、红外光谱、紫外-拉曼光谱、X射线光电子能谱和核磁共振等测试手段对其进行表征,并对其催化苯乙烯氧化反应性能进行评价。结果表明:与单独使用氢氧化钠或四丙基氢氧化铵溶液进行后处理相比,经过四丙基氢氧化铵和乙醇胺混合溶液处理的TS-1分子筛(TS-1-TE)具有最大的外比表面积和介孔体积,有效提高了客体分子的流通扩散效率;同时由于乙醇胺与钛物种的配位作用和四丙基氢氧化铵的重结晶作用,使得从骨架脱出的四配位钛物种能够以单核六配位Ti物种的形式存在于分子筛骨架中,有利于提高催化剂的活性;在温度60℃、压力0.116 MPa、反应时间6 h和催化剂用量50 mg的条件下,TS-1-TE催化剂表现出最高的反应活性,苯乙烯转化率为74.9%,六配位Ti原子转化数为197。

TS-1分子筛研究进程及催化应用

TS-1是一类独特的用于液相选择性氧化反应的分子筛催化剂,在高结晶沸石框架中具有四面体配位Ti^(4+)离子。TS-1/H_(2)O_(2)绿色反应体系已经取得了相当大的突破。TS-1分子筛的催化性能与其拓扑结构、晶体形态、四面体Ti的含量和反应微环境有关。当前石油化工和精细化工等行业对大分子氧化催化剂的需求日益增长,开发催化性能显著提高的新型TS-1的研究成为热点。综述TS-1分子筛近年的研究进展及催化应用。

低模板剂用量下Silicalite-1分子筛中介孔结构的调控及甲醇制丙烯反应性能研究

针对微孔Silicalite-1分子筛扩散阻力和合成成本高的问题,采用晶种诱导法在低模板剂用量(n(TPA^(+)):n(Si)=0.01,TPA^(+)为四丙基铵离子)下合成了多级孔Silicalite-1分子筛。采用XRD、FT-IR和N_(2)吸/脱附等对分子筛进行了表征并研究了其在甲醇制丙烯反应中的催化性能。结果表明,对于一段晶化制备的分子筛,当晶种在合成凝胶中的质量分数为10%,氟化钠与Si的物质的量之比为0.8时所得分子筛(S-1_(10)-0.01-NH_(4)F_(0.8))具有较理想的结构,其介孔孔容为0.120 cm^(3)/g。对于两段晶化制备的分子筛,当低温段晶化时间为6 h,晶种在合成凝胶中的质量分数为10%,尿素与Si的物质的量之比为0.5时所得分子筛(SL-1_(10)-0.01-6-CH_(4)N_(2)O_(0.5))具有较理想的结构,其介孔孔容为0.220 cm^(3)/g。在450℃、甲醇质量空速为5.53 h-1的条件下反应30~40 min,SL-1_(10)-0.01-6-CH_(4)N_(2)O_(0.5)表现出相对较好的催化性能,其丙烯产率为14.65%,m(丙烯):m(乙烯)为4.6,再生周期为2600 min。

高Ti含量TS-1分子筛的合成及其催化性能综合实验研究

设计了探究高Ti含量TS-1分子筛的合成及其催化性能的综合实验,该实验首先通过向钛硅分子筛(TS-1分子筛)的合成体系中加入乙醇来减缓钛源的水解速率,使钛源与硅源水解速率相匹配,从而促进钛(Ti)原子进入分子筛骨架,最终获得高Ti含量的TS-1分子筛,其在催化1-己烯氧化反应中表现出优异的催化性能。该综合实验难度适中,内容新颖,且紧跟分子筛研究领域的前沿,不仅能锻炼学生关于TS-1分子筛催化剂的合成、表征等方面的实验技能,还能增强学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,切实体现了科研促进教学的理念。

多级孔TS-1分子筛的制备及催化1-辛烯环氧化性能研究

以P123为辅助试剂,制备了一系列分级孔TS-1分子筛.利用红外、紫外、XRD、BET、ICP等对所得样品进行了表征.对样品在过氧化氢环氧化1-辛烯反应中的催化性能进行了评价.结果表明,所得分级孔TS-1沸石均具有典型的MFI结构,其形貌和结构随P123分子量不同有一定的变化.在优化的反应条件下,用P123(MW=5800)合成的样品可以有效地将1-辛烯转化为相应的环氧化物,相应产率可达56.05%,环氧化物选择性可达59.2%.

制备WO_(3)/TS-1分子筛及催化环戊烯环氧化反应研究

利用湿法浸渍制备了一系列WO_(3)/TS-1分子筛.利用SEM、TEM、XRD、IR、UV-Vis、XPS、BET、ICP等多种分析手段对催化剂的结构、形貌和性质等进行了表征.考察了这一系列分子筛对环戊烯环氧化反应的催化性能,其中以W占分子筛质量分数为4%时浸渍制备的分子筛的催化性能最好.催化剂循环4次后,1,2-环氧环戊烷的选择性和产率保持在68.7%和55.5%左右.

外延生长法合成择形功能的核壳ZSM-5/Silicalite-1分子筛

使用外延生长法在ZSM-5沸石晶粒上生长silicalite-1壳层制得了核壳ZSM-5/silicalite-1分子筛,并采用X射线衍射、扫描电子显微镜、低温N2吸附、NH3程序升温脱附以及异丙苯和三异丙苯探针裂化反应等手段表征了核壳分子筛的壳层覆盖度和孔道内外表面酸性等物化性质,考察了核壳分子筛在甲苯甲基化反应中的择形催化性能.

钛硅分子筛TS-1催化环己酮氨氧化制环己酮肟

对钛硅分子筛ＴＳ１催化环己酮氨氧化制环己酮肟的研究结果表明，提高催化剂的投料量、提高分子筛的钛硅比和降低Ｈ２Ｏ２的空速，有利于提高氨氧化反应的转化率和选择性．降低氨／酮比不利于氨氧化反应，适宜的氨／酮摩尔比应该在２０以上．适宜的氨氧化反应温度是８０℃左右，过低和过高的温度都不利于氨氧化反应．进料方式会严重影响ＴＳ１催化氨氧化反应：Ｈ２Ｏ２的连续进料和氨的间歇进料方式可获得最佳的结果．在优化的反应条件下，环己酮的转化率可达１００％，环己酮肟的选择性为９７％．给出了可能的ＴＳ１催化氨氧化反应机理，认为氨氧化反应是经历了氨催化氧化为羟胺的过程，肟是羟胺与环己酮通过非催化方式直接反应的结果．

环境友好催化剂TS-1分子筛的合成及应用研究

针对具有应用前景的新型环境友好氧化催化剂 Ｔ Ｓ１ 合成中存在的问题，采用新方法合成 Ｔ Ｓ１ 分子筛，显著改善和提高了 Ｔ Ｓ１ 分子筛的氧化反应性能，解决了 Ｔ Ｓ１ 分子筛合成难以重复以及反应活性不易稳定的问题。在 ２ ０００ ｍ Ｌ 规模 Ｔ Ｓ１ 分子筛合成放大试验研究中，所得 Ｔ Ｓ１分子筛与传统法合成相比，苯酚羟基化反应诱导期缩短一半，活性提高 １ 倍以上，苯酚转化率达到 ２０％ ～２３％ ；用于环己烷氧化生成环己酮反应，环己烷的转化率达 ４９．６％ ；用于环己酮的氨氧化，环己酮的转化率为 ９６％ ～９９％ ；用于丙烯环氧化，转化率为 ９５％ ～９８％ 。

TS-1分子筛骨架钛原子引入过程的研究

采用廉价的四丙基溴化铵（ＴＰＡＢｒ）为模板剂合成了ＴＳ１分子筛．在晶化过程中，运用ＸＲＤ，ＩＣＰ，ＩＲ，２９ＳｉＭＡＳＮＭＲ和ＵＶＶｉｓ光谱等表征手段，系统地研究了钛原子引入分子筛骨架的机制，观察到钛原子随分子筛的形成同步进入骨架的规律．另外，尽管在晶化初期固相中没有ＴｉＯ２结晶出现，但存在分散态的ＴｉＯｘ物种．随晶化时间的延长，液相中钛物种之间聚合的几率增加，使固相中ＴｉＯ２晶体不断形成．

环己酮氨肟化反应体系中TS-1分子筛失活原因的研究

在TS-1分子筛催化环己酮氨肟化制备环己酮肟反应体系中考察了催化剂的稳定性及失活原因。对新鲜催化剂和失活催化剂进行的XBD、FF-IB、FT-Raman、ICP、TGA/DTA等一系列对比表征和初步再生试验的结果表明,TS-1分子筛在单程运转周期内失活的主要原因是沉积物堵塞了分子筛的孔道,此外还存在着骨架钛结构变化的趋势,但失活分子筛的晶相结构没有遭到明显破坏。

合成TS-1分子筛的结晶动力学及催化性能研究

以自制的四丙基氢氧化铵为模板剂 ,通过改进经典的水热晶化操作步骤 ,快速合成出TS 1分子筛 ,并对其合成过程进行了结晶动力学研究 .结果表明 ,在所考察的晶化温度下 ,TS 1的成核诱导期均很短 ,且晶体的成核及生长速率随晶化温度的升高而增大 ;其表观成核活化能和表观生长活化能分别为 3 3 60和 3 6 73kJ/mol,比经典的水热合成体系所得数值略小 .晶化温度越高 ,晶化液的 pH值变化越显著 ;分子筛结构的迅速形成与晶化液pH值的快速上升过程相一致 .高温下合成的TS 1分子筛对苯酚羟基化反应的催化活性更高 .导致TS 1分子筛催化活性差异的主要原因是进入分子筛骨架中钛的含量不同 ,以及样品的结晶度不同 .在不同晶化温度下所合成的TS 1分子筛颗粒尺寸稍有差别 ,但均为 10

纳米级MCM-49分子筛催化苯与1-十二烯烷基化反应的性能

在低碱度下合成了纳米级MCM 4 9分子筛 ,采用XRD ,TEM ,NH3 TPD ,吸附吡啶的红外光谱和异丙苯裂解等技术对分子筛进行了表征 .催化剂评价结果表明 ,纳米级MCM 4 9分子筛在 30～ 16 0℃下对苯与 1 十二烯的烷基化反应具有良好的催化性能 ,烯烃的转化率高于 99 6 % ,直链烷基苯的选择性大于 97% ,2 和 3 位直链烷基苯的选择性大于 6 7 5 % .常规的微米级MCM 4 9分子筛在低温下的催化活性低于纳米级MCM 4 9分子筛 .ZSM 5 ,M型分子筛和MCM 4 1分子筛催化烷基化反应的活性较低 ,Y型分子筛虽具有较高的催化活性 ,但生成 2 和 3 位直链烷基苯的选择性明显低于MCM 4 9.MCM 4 9的骨架结构与MCM 2 2相似 ,晶体外表面上含有大量的 12元环孔穴 ,该结构有利于烷基化反应的进行 .

在EU-1分子筛合成中的同、异质晶种效应

考察了同质晶种EU-1和异质晶种MOR、ZSM-5对合成EU-1分子筛的影响。结果表明，不同晶种对EU-1生长的促进能力依次为：EU—1〉ZSM-5〉MOR；添加同质晶种可以提高产物的结晶度，同时将晶化时间缩短至1～2d；当异质晶种添加量大于一定量时，生成EU-1／MOR及EU-1／ZSM-5复合分子筛。