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%。     

Y/ZSM-5分子筛催化丙烯醛二乙缩醛和氨合成3-甲基吡啶

合成3-甲基吡啶的催化剂主要为负载型ZSM-5,很少涉及组合分子筛。使用机械研磨-浸渍手段合成Y/ZSM-5分子筛,并用于气相条件下丙烯醛二乙缩醛和氨催化合成3-甲基吡啶。采用多种手段对催化剂进行了较详细的表征。结果表明,与Y和ZSM-5相比,Y/ZSM-5分子筛拥有更高的外表面积和更低的酸量。这些因素使得Y/ZSM-5具有更高的催化活性。本研究提供了一种新型催化剂合成3-甲基吡啶。     

Ga/ZSM-5催化剂上乙醇芳构化研究

采用Na2CO3水溶液处理法制备了多级孔ZSM-5分子筛,采用BET、NH3-TPD、SEM、XRD等手段进行了表征,研究了碱处理前后ZSM-5分子筛孔结构、表面酸性、形貌和晶相的变化。采用浸渍法制备了碱处理ZSM-5分子筛负载金属镓的Ga/ZSM-5催化剂。结果表明,碱处理后ZSM-5分子筛形成了较多介孔,ZSM-5分子筛的比表面积、孔容和孔径均有增加。比表面积由338 m2/g增大到364 m2/g,平均孔径由处理前的1.92 nm增大到37.94 nm。碱处理后ZSM-5分子筛的形貌和晶相变化不大,酸强度与酸量有所下降。在固定床反应器中进行了乙醇芳构化性能评价。在400℃、0.5 MPa、1.0 h-1的条件下,乙醇转化率接近100%,芳烃收率达到74.25%。     

介孔ZSM-5负载Ni催化剂的制备及乙烯齐聚催化性能

通过水热合成法和离子交换法制备了负载Ni的介孔Ni-HZSM-5分子筛催化剂,采用XRD、SEM、EDX、FT-IR、N_2物理吸附-脱附等手段对催化剂组成、结构和形貌进行了研究,并以固定床微石英管反应器考察了不同反应温度、空速条件下介孔Ni-HZSM-5分子筛催化剂的乙烯齐聚反应性能。结果表明,Ni-HZSM-5样品具有介孔ZSM-5分子筛典型的特征结构,Ni进入分子筛骨架致使比表面降低,但孔径变大,更有利于齐聚反应的进行;在气体空速为1.2 L/(g·h)、反应温度为275℃时,乙烯的转化率为87.82%,C_4的选择性可达57.25%,C_6的选择性可达30.74%,说明Ni-HZSM-5催化剂对乙烯齐聚具有较好的催化性能。     

全结晶ZSM-5分子筛催化剂研究及工业应用

制备了全结晶ZSM-5分子筛催化剂,采用XRD、SEM、N2物理吸附-脱附及NH3-TPD等对催化剂进行表征,并考察其用于碳四烯烃催化裂解制丙烯(OCC)反应的催化性能。结果表明,制备的全结晶ZSM-5分子筛催化剂比常规成型的催化剂具有更高的结晶度、更大的比表面积、更丰富的孔结构以及更多的活性中心。高空速有利于反应的进行,提高压力对反应不利,升高温度有利于提高产物丙烯收率。在实验室研究的基础上,将全结晶ZSM-5分子筛催化剂用于OCC工业装置,取得良好的应用效果。     

WHZSM-5的合成及其对环己酮的催化性能

采用无机法,以水玻璃为硅源,硫酸铝为铝源,钨酸为钨源,在酸性条件下合成了具有ZSM-5结构的微孔分子筛(WZSM-5),经过离子交换合成了WHZSM-5分子筛。通过X射线衍射、红外吸收光谱等手段对催化剂进行了表征。结果表明:所制得的分子筛具有ZSM-5的特征结构,钨原子进入了ZSM-5骨架;以质量分数30%双氧水为氧化剂,环己酮与双氧水体积比为1:5时,催化剂用量为5 g/L,反应温度100℃,反应时间为6 h,催化氧化效果最好,环己酮转化率达93%;催化剂连续使用5次,反应活性基本不变。     

改性介微孔ZSM-5分子筛催化剂制备及催化甲苯甲醇烷基化反应性能

将微孔ZSM-5分子筛通过不同浓度的氢氧化钠溶液处理不同的时间制备不同的介微孔ZSM-5分子筛,然后负载五氧化二磷制备介微孔ZSM-5分子筛催化剂,对介微孔ZSM-5分子筛负载五氧化二磷催化剂进行甲苯甲醇烷基化反应评价。其中氢氧化钠溶液浓度为1.0 mol/L、处理时间为30 min得到的介微孔ZSM-5分子筛负载五氧化二磷催化剂催化甲苯甲醇烷基化反应的活性较高。对介微孔ZSM-5分子筛负载五氧化二磷催化剂进一步采用铂进行改性,将制备的催化剂用于甲苯甲醇烷基化反应,在460 ℃条件下连续反应505 h,甲苯转化率保持在10.9%,二甲苯中对二甲苯的选择性保持在96%以上。研究结果表明,五氧化二磷、铂改性的介微孔ZSM-5分子筛催化剂具有优异的甲苯甲醇烷基化反应性能。     

ZSM-5–SBA-15复合分子筛的制备

采用后合成法合成了ZSM-5–SBA-15微介孔复合分子筛,考察了m(ZSM-5)/m(SBA-15)、晶化时间、盐酸量、焙烧温度对烷基化催化性能的影响。在m(ZSM-5)/m(SBA-15)=0.2,晶化时间为18 h,盐酸量为20 m L,焙烧温度为550℃条件下,合成的复合分子筛催化剂的甲醇转化率为94.93%,对二甲苯选择性为45.46%。惰性SBA-15介孔分子筛抑制了ZSM-5外表面酸性,提高了对二甲苯的选择性。     

不同硅铝比ZSM-5分子筛催化剂一步法甲醇制汽油

分别使用硅铝比为26、38、60和90的ZSM-5分子筛原粉制备4种催化剂ZSM-5-26、ZSM-5-38、ZSM-5-60和ZSM-5-90,用于一步法甲醇制汽油实验,并对催化剂进行XRD、IR、BET和NH3-TPD表征。利用100 m L微反固定床实验装置,在反应温度380℃、系统压力2.0 MPa和空速1.0 h-1条件下,考察4种催化剂一步法合成汽油过程的甲醇转化率、产物分布和产品组成等性质。结果表明,ZSM-5-60分子筛催化剂性能相对较好,拥有32.2%较为理想的汽油收率和产物组成。     

高岭土附晶ZSM-5分子筛的合成及对正丁烷催化裂解性能

以高岭土微球为基体,在水热体系中成功地附晶生长了ZSM-5分子筛,并采用XRD、SEM、NH3-TPD和BET等测试手段对催化剂进行表征,考察高岭土附晶ZSM-5分子筛和对比催化剂在固定床微反装置上催化裂解正丁烷性能.结果表明,实验合成的高岭土附晶ZSM-5分子筛催化剂在正丁烷的催化裂解中具有更高的乙烯选择性,乙烯选择...     

L/ZSM-5复合分子筛的合成与表征

采用水热晶化法,旨在合成出具有双重孔结构和双重酸性中心的L/ZSM-5复合分子筛,合成条件为:n(SiO2/Al2O3)=35,pH=12.5。借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和红外光谱(IR)对其进行表征,考察反应温度对其芳构化性能的影响。XRD和IR表明,样品中同时存在ZSM-5和L分子筛结构和特征吸收峰。SEM表明,L/ZSM-5复合分子筛显示出不规则的六方棱柱面状的大颗粒,其表面附晶生长类似圆球状的小颗粒,晶界不再明显,且大颗粒表面变粗糙;反应温度为520℃时,L/ZSM-5复合分子筛催化正戊烷生成BTX的收率最高,为29.9%。合成的L/ZSM-5复合分子筛,其骨架结构、表面形貌和催化性能明显不同于其机械混合物。     

粉煤灰为原料ZSM-5分子筛的制备及应用

利用低成本的原料生产高催化剂性能的分子筛一直是业界关注的焦点。将工业废物资源化利用与分子筛制备相结合,可达到一举两得的效果。以NaOH处理宁东能源化工基地粉煤灰,得到的硅铝凝胶作为ZSM-5分子筛合成原料的铝源和部分硅源。通过对NaOH用量考察,发现ZSM-5分子筛合成时不再需要额外添加NaOH。在硅铝凝胶中补充硅溶胶,并按比例加入模板剂(TPABr)和水即可合成ZSM-5分子筛。采用4水平9因素的均匀设计,考察晶化温度、晶化时间、模板剂及水用量等因素的影响。二次回归优化后,得出最佳合成条件。在晶化时间60 h、晶化温度190℃、TPABr用量5.4 g和水用量18 mL最佳条件下,对再次合成的ZSM-5分子筛进行表征,产品为长度(35～40)μm长条形纯净无杂晶的ZSM-5分子筛。并将制得的ZSM-5分子筛催化剂用于制备乙酸乙酯,在反应温度130℃、反应时间90 min、酸醇比1∶3和催化剂用量5%条件下,转化率最高为62%,产率为55%。     

ZSM-5/MCM-41复合分子筛的微波合成及催化性能

用微孔沸石硅源法微波合成ZSM-5/MCM-41复合分子筛,采用XRD、BET和NH₃-TPD技术对合成分子筛进行表征。结果表明,复合分子筛具有类MCM-41 的典型六方介孔结构,同时具有中孔和微孔结构,复合分子筛的总酸量介于HMCM-41酸量与HZSM-5酸量之间。利用脉冲微反装置考察合成分子筛的邻二甲苯异构化催化性能。结果表明,ZSM-5/MCM-41复合分子筛具有高于同硅铝比的MCM-41、ZSM-5和ZSM-5/MCM-41的机械混合物的催化活性。     

干胶法合成ZSM-5/SAPO-34复合分子筛及其甲醇芳构化性能

采用干胶法合成了ZSM-5/SAPO-34复合分子筛。研究了干胶组成、干胶处理条件和晶化时间对复合分子筛的影响。并以甲醇制芳烃为探针反应,考察了干胶法、包埋法和机械混合法制备的ZSM-5/SAPO-34复合分子筛的芳构化性能。结果表明,改变干胶组成可调节ZSM-5/SAPO-34复合分子筛中SAPO-34分子筛的含量;温和的凝胶干燥条件有利于合成ZSM-5/SAPO-34复合分子筛,干燥温度过高或者干燥时间过长会导致ZSM-5/SAPO-5复合分子筛的生成;适当延长晶化时间有利于提高复合分子筛中SAPO-34分子筛的结晶度,而晶化时间延长到96 h后,SAPO-34分子筛将逐渐向SAPO-5分子筛转化;相比于包埋法和机械混合法,采用干胶法制备的复合分子筛的甲醇芳构化活性稍低,但是反应产物对二甲苯的选择性高出10%以上,具有优异的择形性能。     

柠檬酸处理对FCC干气与苯烷基化催化剂的影响

采用ZSM-5/ZSM-11共结晶分子筛催化剂,在固定床反应装置上对催化裂化干气与苯制乙苯进行考察。 NH₃-TPD结果表明,随着水热处理条件的苛刻, 催化剂的酸量和酸强度均下降, 虽然这些催化剂上干气中乙烯转化率变化不明显, 但产物中二甲苯含量大幅度下降。 柠檬酸对分子筛催化剂进行改性处理后, 可明显降低催化裂化干气与苯制乙苯中二甲苯杂质含量, 原因可能为催化剂大的比表面积和孔容改善了原料的传质能力, 从而抑制了二甲苯的生成。     

ZSM-5/MCM-41复合分子筛的制备及对乙醇脱水的催化活性

以微孔ZSM-5分子筛为母体,采用NaOH溶液对其进行预处理,再在水热条件下以十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB）为模板剂制备了ZSM-5/MCM-41介微孔复合分子筛,考察了预处理温度、晶化温度等因素对复合分子筛结构和形貌的影响。进一步考察了该复合分子筛催化剂在乙醇脱水反应中的催化活性。结果表明,ZSM-5分子筛在2.0 mol/L NaOH溶液中于110℃预处理20 h,再于110℃水热晶化20 h制备的分子筛具有良好的介微孔复合结构;该复合分子筛经NH4NO3溶液离子交换制备的氢型催化剂在乙醇脱水催化反应中表现出良好的性能。当乙醇WHSV=0.5 h-1时,最佳反应温度为240～255℃,乙醇转化率〉99%,乙烯选择性〉96%。     

全结晶纳米ZSM-5分子筛团聚体的合成及在甲苯甲基化中的应用

高效催化剂的开发是甲苯甲醇烷基化制对二甲苯工业化应用的主要挑战之一。以纳米ZSM-5分子筛团聚体为前体,以硅溶胶为黏合剂,采用液相转晶的方式合成了全结晶纳米ZSM-5团聚体。结果表明：硅溶胶挤条后的成型分子筛SolZ₁₅₀的表面无定型SiO₂物种在重结晶过程中转变为晶相结构;成型后的分子筛HCZ₁₅₀形成了丰富且均一的二元孔道结构,孔径分布分别集中在1.3 nm和10 nm左右,总比表面积和外比表面积分别为260 m²/g和72 m²/g。甲苯甲醇烷基化评价结果表明：全结晶ZSM-5分子筛HCZ₁₅₀对二甲苯选择性达到70%,远高于以拟薄水铝石作为黏结剂挤条的SBZ₁₅₀;经P₂O₅改性制备的催化剂P/HCZ₁₅₀对二甲苯选择性达90%,且反应24 h后催化剂活性未下降,表明丰富的孔道结构及活性中心的易接近性使得催化剂具有良好的稳定性。该研究为甲苯甲基化催化剂的制备提供...     

以柠檬酸为成孔剂制备微孔-介孔ZSM-5分子筛的研究

采用NaOH溶液对ZSM-5分子筛进行不同时间预处理,再以柠檬酸为成孔剂,在水热条件下合成了微孔-介孔ZSM-5分子筛,考察碱处理时间对分子筛内部孔道结构的影响。同时测试了分子筛在苯酚叔丁基化反应中的催化活性。结果表明,ZSM-5分子筛经1 mol/L的NaOH溶液处理1 h后加入柠檬酸搅拌2 h,于100℃条件下晶化24 h所形成的微孔-介孔ZSM-5分子筛具有良好的微孔和介孔复合结构。在苯酚叔丁基化反应中表现出良好的催化性能,在反应温度为145℃时,苯酚的转化率为85. 6%,2,4-二叔丁基苯酚的选择性为60. 2%。     

正十二烷在Pt/ZSM-22和Pt/ZSM-23上的加氢异构反应性能

采用常规水热合成法合成了ZSM-22和ZSM-23分子筛,进而制备了分别含有上述分子筛的催化剂,并借助XRD、SEM、NH3-TPD和Py-IR表征了这两种分子筛和催化剂的结构和酸性,同时以正十二烷为模型化合物,采用固定床反应器研究了Pt/ZSM-22和Pt/ZSM-23催化剂上正十二烷加氢异构反应性能。结果表明,在这种模型反应基础上,催化剂的反应活性和选择性主要取决于催化剂的酸量和酸强度以及酸分布,相对而言,ZSM-22分子筛催化剂由于其弱酸和中等强度酸的含量较高,具有更佳的异构化选择性。     

纳米ZSM-5分子筛的合成及其催化转化甲醇性能

通过在常规的分子筛合成水热体系中加入适量NaCl,合成了纳米ZSM-5分子筛,采用XRD、SEM、N₂吸附和NH₃-TPD等方法对其结构进行表征,并评价在甲醇制丙烯反应中的催化性能。结果表明,合成的ZSM-5分子筛分散性良好,粒度分布均一,晶粒大小约为100 nm,与微米级ZSM-5分子筛相比,纳米ZSM-5分子筛催化剂具有更大的比表面积（402.0 m²·g^-1）和孔容（0.41 cm³·g^-1）,在甲醇制丙烯催化反应中表现出更好的催化性能,丙烯选择性远高于微米级ZSM-5分子筛,且表现出很高的活性和稳定性,运行140 h,甲醇转化率仍大于90%。