多级孔ZSM-5沸石分子筛的制备研究进展

多级孔ZSM-5沸石分子筛不仅具有良好的催化择形性能,同时对大分子反应具有较好的扩散性能,因此多级孔ZSM-5沸石分子筛的合成受到人们的广泛关注。综述了近年来合成多级孔ZSM-5沸石分子筛的各种方法,重点从后处理法、模板剂法、介孔孔壁晶化法和前驱物自组装等方法出发,详细介绍了多级孔ZSM-5沸石分子筛的合成进展。通过对比不同的制备方法,分析了各种方法及合成材料的优势以及目前所存在的主要问题,以期找到一种制备多级孔ZSM-5沸石分子筛的较优的方法应用到实际的石油催化领域。     

多级孔ZSM-5分子筛的合成及其金属改性研究进展

多级孔ZSM-5分子筛具有微孔分子筛良好的酸催化性能和介孔材料优异的传质扩散性能,在催化领域有着广阔的应用前景。本文综述了多级孔ZSM-5分子筛的研究进展,主要介绍了合成方法,包括后处理法、硬模板法、软模板法和无模板法,同时介绍了多级孔ZSM-5分子筛的金属改性方法,包括浸渍法、离子交换法和原位改性法。金属改性后的多级孔ZSM-5分子筛不仅可以有效减少传质阻力,而且具有独特的金属催化活性,受到了研究者的广泛关注。     

软模板法制备多级孔ZSM-5分子筛的研究进展

相比传统ZSM-5分子筛,多级孔ZSM-5分子筛具有空间位阻小、传质效率高、焦炭少等特点,近年来在分子筛领域应用广泛。多级孔分子筛通常可用后处理法和模板剂法制备,相比后处理法,模板剂法能更好地控制介孔的结构和孔道尺寸。概述了采用传统表面活性剂、两亲性的有机硅烷、双功能多季铵盐表面活性剂及高分子聚合物等软模板法合成多级孔ZSM-5分子筛的研究进展。分析不同软模板剂的特点和作用机理,阐述了合成后分子筛的结构特点及催化性能等。指出在今后的研究中,可以设计价格较低的新型功能化模板剂,优化合成过程,致力于在理解合成机理的前提下,寻找操作简单、绿色环保的合成路线,并将其推行到实际工业生产中。     

模板剂法和直接法合成ZSM-5及催化性能对比

采用模板剂法和直接法合成ZSM-5分子筛,并对其催化性能进行评价对比。从催化性能、粒径、疲劳寿命等方面对比了2种方法合成的分子筛基本性能,模板剂法ZSM-5分子筛的晶型及孔道稳定均匀,粒径均匀,抗疲劳寿命强,具有更稳定的催化性能。与直接法合成的分子筛相比较而言,模板剂法分子筛更适合环己醇工业生产的需要。     

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。     

多级孔ZSM-5沸石分子筛制备方法研究进展

在微孔ZSM-5沸石分子筛中引入介孔结构制备多级孔ZSM-5沸石分子筛,可以很好的解决传统ZSM-5沸石分子筛在分子扩散方面受限和催化剂失活的问题。综述了几种多级孔ZSM-5沸石分子筛的制备方法,着重介绍后处理法、硬模板法以及软模板法,分析了不同制备方法的优缺点,简单介绍了其他制备方法。阐明了探索更加经济、环保、易操作...     

基于ZSM-5的多级孔材料的合成研究进展

介绍了近年来基于ZSM-5分子筛的多级孔材料的合成研究进展,包括多级孔ZSM-5材料的制备方法、结构特点、应用以及各制备方法的优缺点等,比较了多级孔ZSM-5与常规微孔ZSM-5分子筛的催化性能。展望了今后的发展前景,认为在对多级孔材料的孔结构实现可控的基础上,合成出具有良好水热稳定性和特定酸性质的多级孔ZSM-5将是今后研究的重点目标。     

多级孔道沸石用于甲醇制丙烯反应研究进展

综述了多级孔道沸石结构、性能及制备方法的最新研究进展。多级孔道沸石因为介孔的引入强化了分子在孔道内的扩散,提高了目标产物的收率和选择性,在催化反应领域具有非常大的应用潜力。针对ZSM-5和SAPO-34两种不同的分子筛体系,介绍了多级孔道沸石制备的后处理法与模板法,指出控制后处理脱硅脱铝的程度以及探寻合适且廉价的模板剂是发展多级孔道材料的关键技术。最后对多级孔道沸石在甲醇制丙烯反应中的应用前景作了展望,得出保证分子筛合理的微孔/介孔比例、分布及催化剂合适的强度,是该材料应用于甲醇制丙烯反应的关键。     

多级孔MFI分子筛合成及催化性能研究

采用水热合成法,以四丙基氢氧化铵为微孔模板剂、十六烷基三甲基溴化铵为介孔结构导向剂合成了多级孔ZSM-5分子筛,又进一步对合成出的ZSM-5分子筛进行后处理改性。结果表明,经过后处理的多级孔ZSM-5分子筛使芳烃收率进一步提高,其中负载Zn的多级孔ZSM-5分子筛的催化性能最好。     

多级孔MFI分子筛合成及催化性能研究

采用水热合成法,以四丙基氢氧化铵为微孔模板剂、十六烷基三甲基溴化铵为介孔结构导向剂合成了多级孔ZSM-5分子筛,又进一步对合成出的ZSM-5分子筛进行后处理改性。结果表明,经过后处理的多级孔ZSM-5分子筛使芳烃收率进一步提高,其中负载Zn的多级孔ZSM-5分子筛的催化性能最好。     

The effect of hierarchical single-crystal ZSM-5 zeolites with different Si/Al ratios on its pore structure and catalytic performance

Hierarchical single-crystal ZSM-5 zeolites with different Si/Al ratios(Hier-ZSM-5-x,where x=50,100,150 and 200)were synthesized using an ordered mesoporous carbon-silica composite as hard template.Hier-ZSM-5-x exhibits improved mass transport properties,excellent mechanical and hydrothermal stability,and higher catalytic activity than commercial bulk zeolites in the benzyl alcohol self-etherification reaction.Results show that a decrease in the Si/Al ratio in hierarchical single-crystal ZSM-5 zeolites leads to a significant increase in the acidity and the density of micropores,which increases the final catalytic conversion.The effect of porous hierarchy on the diffusion of active sites and the final catalytic activity was also studied by comparing the catalytic conversion after selectively designed poisoned acid sites.These poisoned Hier-ZSM-5-x shows much higher catalytic conversion than the poisoned commercial ZSM-5 zeolite,which indicates that the numerous intracrystalline mesopores significantly reduce the diffusion path of the reactant,leading to the faster diffusion inside the zeolite to contact with the acid sites in the micropores predominating in ZSM-5 zeolites.This study can be extended to develop a series of hierarchical single-crystal zeolites with expected catalytic performance.     

Promoting Xylene Production in Benzene Methylation using Hierarchically Porous ZSM-5 Derived from a Modified Dry-gel Route

Methylation of benzene is an alternative low-cost route to produce xylenes, but selectivity to xylene remains low over conventional zeolitic catalysts. In this work, a combined dry-gel-conversion and s...     

模板剂对ZSM-5分子筛甲醛环化制三聚甲醛性能的影响

以四丙基氢氧化铵、四丙基溴化铵、正丁胺和季戊四醇为模板剂水热合成ZSM-5分子筛,采用XRF、XRD、SEM、NH₃-TPD、Py-FTIR和²⁷Al MAS NMR等进行了表征,研究了模板剂对ZSM-5分子筛性质及甲醛制三聚甲醛催化性能的影响。结果表明,通过改变模板剂可改变ZSM-5分子筛的酸中心分布、表面酸性质和粒径;较大空间的孔道交叉位置的酸性中心、小催化剂粒径和高表面B酸/L酸比值有利于提高三聚甲醛选择性。以四丙基氢氧化铵为模板剂合成的ZSM-5分子筛的颗粒尺寸为240nm×240nm×150nm,分布于直形孔道和S形孔道的孔道交叉处的Br?nsted酸中心较多,甲醛转化率和三聚甲醛的选择性分别为30.15%和88.35%。     

ZSM-5/EU-1共生分子筛的可控合成及催化裂解性能

采用双模板剂两步晶化法设计合成了ZSM-5/EU-1共生分子筛,通过调整预晶化过程,实现了两种分子筛的共生和晶相比例的可控调变。研究两段凝胶组成的影响发现,第一段凝胶组成,尤其是模板剂浓度对所得共生样品晶相比例具有较大影响。与机械混合和纯相样品相比,ZSM-5/EU-1共生分子筛表现出最大的BET表面积和孔体积尤其是外表面积和介孔体积。而且EU-1相含量为39%的ZSM-5/EU-1共生分子筛在正己烷催化裂解制低碳烯烃反应中表现出比机械混合样品和ZSM-5分子筛更高的反应活性稳定性和低碳烯烃选择性,尤其是丙烯选择性。在反应120 min时,该共生分子筛上低碳烯烃选择性比相同EU-1相含量机械混合样品和ZSM-5分子筛均高出约10.7个百分点,丙烯选择性分别高出8.5和9.1个百分点,P/E比分别高出0.42和0.46。     

A Study on the Templating Ability of Diquaternary Cations for the Zeolite Synthesis in Terms of Energetics

Computer simulation of the interactions of diquaternary cations with zeolites ZSM-50, NU-87, ZSM-23 and ZSM-12 is carried out to determine the templating ability of diquaternary cations in the formation of these zeolites. The calculated energies are a measure of match between the geometry of diquaternary cations and the topology of the zeolite framework. The systematic synthesis results of Mioni et al., especially the dependence of the products on the chain lengths of diquaternary cations are rationalized quantitatively. We infer that it is consistent with the templating theory of zeolite synthesis that ZSM-12 and ZSM-23 both can be formed by more than one type of diquaternary cations.     

硅源对ZSM-5分子筛合成和催化性能的影响

为了考察硅源对ZSM-5分子筛合成和催化性能的影响,分别采用白炭黑、硅胶、硅溶胶和单分散SiO₂为硅源合成ZSM-5分子筛,对合成的ZSM-5分子筛进行XRD、SEM、BET和NH₃-TPD表征,并以C₄烯烃为原料评价合成的ZSM-5分子筛的催化裂解性能。结果表明,以硅溶胶为硅源合成的ZSM-5分子筛具有较好的结晶度和催化活性。水热处理使分子筛酸量减少,孔容缩小,改善了分子筛的乙烯丙烯选择性。经600 ℃水热处理4 h的ZSM-5分子筛在常压、580 ℃和空速9 h^-1反应条件下,丁烯催化裂解为乙烯和丙烯平均转化率为90.2%,乙烯和丙烯总收率达61.1%。     

低模数水玻璃合成ZSM-5分子筛及工艺条件优化

以低模数（n=1.03）水玻璃为硅源,通过改良水热合成途径,成功制备出无模板剂ZSM-5分子筛。借助X射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）对ZSM-5分子筛结晶度及晶貌进行表征。在n(硅)/n(铝)为50 的情况下,通过考察晶化温度、时间、pH值、水含量、有无搅拌或晶种对ZSM-5分子筛物性的影响,优化合成工艺。结果表明,静置或晶种法得到的ZSM-5分子筛,晶体粒径大且晶貌不规整,不适合用于低模数水玻璃合成ZSM-5体系。ZSM-5沸石最适宜制备工艺为：n(H₂O)/n(SiO₂)=40,pH=10的合成混合物经室温老化24 h,搅拌状态下,170 ℃下水热晶化24 h。与商业级ZSM-5相比,低模数水玻璃合成的ZSM-5分子筛在环己烯水合反应中表现出更高的催化活性和选择性。     

One-Step Synthesis of Dimethyl Ether from Syngas with Fe-Modified Zeolite ZSM-5 as Dehydration Catalyst

A number of Fe-containing ZSM-5 zeolites, such as HFeZSM-5 and HFeAlZSM-5 prepared by hydrothermal synthesis and Fe-modified ZSM-5 through solid-state ion-exchange, were adopted as methanol dehydration catalysts for syngas to dimethyl ether (STD) process. Their structures, acidic and basic properties were characterized by XRD, ESR, ICP-AES, TPD and FT-IR. Among these Fe-containing zeolites, the Fe-modified ZSM-5 displayed the highest dimethyl ether selectivity, least CO₂ production. Some correlations between catalytic performance and acidity and basicity of Fe-containing ZSM-5 zeolite were discussed.