介孔高硅Y沸石的合成及催化裂化性能（英文）

Y型沸石拥有三维十二元环孔道(孔径0.74 nm)以及超笼结构(直径1.12 nm),在石油冶炼、石油加工、精细化学品合成以及新兴生物油的炼制方面具有重要应用.研究表明,随着Y沸石骨架硅铝比(SiO₂/Al₂O₃,简称SAR)提高,酸中心强度增加,酸密度降低,有助于抑制裂化反应中积碳导致催化剂的失活,并提高催化剂活性;另外,随着沸石骨架硅铝比提高,Y沸石对应热/水热稳定性相应增加,有利于保持催化剂长周期使用性能.Y沸石的大孔结构使其在工业应用中有着显著的优势,然而对于大分子反应物,反应物与沸石内部活性位点的接触以及相应的产物扩散仍限制了其催化性能.介孔沸石同时具有微孔和介孔两类孔道结构,可以克服微孔沸石有限孔径尺寸带来的传质限制,进一步提高反应性能.现在工业上应用的高硅Y沸石均是通过酸脱铝,水蒸汽辅助脱铝等后处理方法获得.虽然后处理过程可以提高沸石骨架硅铝比,并引入适量的介孔结构,改善其在催化裂化反应中的传质性能,但后处理过程工序复杂,耗时耗能,而且会形成脱铝梯度,不利于其催化应用.相对而言,直接合成介孔高硅Y沸石是最理...     

以胆碱为绿色无毒有机结构导向剂合成高硅Y型分子筛

分子筛作为一类重要的无机多孔晶体材料,由于其规整的孔道结构以及优异的酸性质等特点,在催化剂、吸附剂和离子交换床等许多领域有着重要而广泛的应用.而现代分子筛制备方法的发展主要得益于有机结构导向剂(OSDA)在分子筛合成中的广泛使用.但是,大部分OSDA都具有剧毒、价格昂贵、制备方法繁琐等缺点,因而限制了其大规模应用.高硅Y型分子筛的合成研究也面临同样的问题.Y型分子筛具有十二元环孔口和三维孔道结构,是目前催化裂化催化剂中的主要活性组分.目前,通过常规合成方法无法获得硅铝比大于6.0的Y型分子筛,无法满足石油化工对其酸性的要求.目前工业上主要通过后处理法得到高硅Y沸石,但该方法繁杂的后处理过程、不均匀的化学分布、大量损失的结晶度以及严重的环境污染促使人们开发直接合成高硅Y型分子筛的新方法以替代后处理过程.此外,使用OSDA一步法合成的高硅铝比Y型分子筛具有优异的热和水热稳定性.因此,使用OSDA一步直接合成高硅Y型分子筛在材料合成和催化领域一直备受关注.然而,目前尚未见关于绿色OSDA用于高硅Y型分子筛合成的报道.本研究首次将氢氧化胆碱或氯化胆碱作为一种新型、绿色、廉价的OSDA引入到高硅Y分子筛的合成凝胶体系,成功合成了高结晶度且硅铝比大于6.0的高硅Y型分子筛.实验详细考察了合成条件对硅铝比的影响,并采用XRD, XRF, NMR,TG以及N2物理吸附等表征手段研究了合成样品的物理化学性质.表征结果证明,胆碱阳离子作为一个稳定的OSDA存在于分子筛的孔结构中,并且取代了部分Na~+以平衡分子筛骨架的负电荷,因此胆碱的使用可使样品的硅铝比提高并具有更加优异的热稳定性和水热稳定性.实验确定了Na~+和OSDA~+在高硅Y分子筛合成中的竞争关系.大量的实验证据表明, Na~+进料比例对FAU骨架硅铝比有决定性的影响.首次提出采用氢氧根离子型OSDA是一种直接有效提高骨架硅铝比的方法.     

高酸位多级孔超稳Y型沸石的制备及催化性能

以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTABr)为模板剂,在水热体系对水蒸气处理后的超稳Y型(USY)沸石进行晶化处理,获得高酸量和高水热稳定性的USY-c-w样品。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、固态核磁共振、N₂吸附-脱附、NH₃-程序升温脱附、傅里叶变换红外光谱及吡啶红外对所制备催化剂的物化性质进行详细表征。选用1,3,5-三异丙苯(TIPB)催化裂化作为探针反应,研究制备的催化剂的催化性能,并与工业USY沸石进行对比。结果表明,再次水热晶化后,样品的硅铝骨架局部重构,非骨架铝重新进入沸石骨架,合成样品的硅铝比(n_Si/n_Al)由10降至3.0;再晶化后的USY沸石,不仅具有丰富的介孔结构,并且具有更多的弱酸和中强酸位点。在TIPB裂解反应中,再晶化后的USY沸石表现出比原样品更优异的催化性能。     

脱铝八面沸石的研究——Ⅲ.稳定性

以NaY沸石为原料,用SiCl_4同晶取代法制备了不同硅铝比且具有高结晶度的八面沸石,进一步将样品交换成铵型。还制备了超稳Y样品及铝交换型八面沸石。研究结果表明,随骨架硅铝比提高,八面沸石的骨架稳定性、热稳定性及水热稳定性均得到很大改善。骨架外铝会使较低硅铝比样品的水热稳定性变差。钠型及铵型样品在不同硅铝比时,对稳定性有不同影响。在骨架硅铝比相近情况下,SiC1_4脱铝沸石(DNH_4Y)较水热法脱铝沸石(USY)有好得多的热稳定性,然而二者却具有相近的水热稳定性。     

无胺法合成高硅丝光沸石的表征

采用XRD、SEM、FT-IR、MAS NMR等表征手段, 对以氟离子为结构导向剂无胺法合成的高硅丝光沸石进行了表征. 结果表明: 高硅丝光沸石结构属立方晶系, 晶胞参数小于传统低硅丝光沸石, 但b、c值要比相近硅铝比非氟体系合成的丝光沸石样品的大; 样品形貌及粒径与其硅铝比有关, 表明晶化条件对产物形貌及粒径均有影响; 随硅铝比的增大, FT-IR光谱中450、544、1053 cm-1谱带向高频移动, 720 cm-1谱带强度减弱, 表明骨架中铝减少而硅增多; 采用含氟无胺体系合成高硅丝光沸石时基本上不会产生非骨架铝.     

天然CXN沸石分子筛水热稳定性研究 II. 水蒸汽处理温度对铵型沸石物化性质的影响

在前文研究天然Stilbite沸石(CXN沸石)水热稳定性影响因素的基础上, 以27Al与29Si MAS NMR, NH3-TPD和低温氮吸附等详细研究了铵型CXN沸石骨架铝配位状态和硅配位状态, 表面酸性与孔性质等与水蒸汽处理温度的关系. 随温度升高, 沸石骨架硅铝比逐渐提高, 并伴随硅羟基缺陷增多. 经750 ℃水蒸汽处理3 h后沸石骨架硅铝比可达到21.3. 沸石总酸量随水蒸汽处理温度的提高而降低, 沸石骨架铝脱除造成沸石孔道部分被堵塞, 但同时形成有利于分子扩散的介孔.     

脱铝八面沸石的研究II.羟基及其酸性

采用SiCl_4同晶取代NaY沸石,制备了硅铝比变化较宽且结晶度完好的八面沸石,进一步将样品交换为铵型,还制备了铝交换型八面沸石及越稳Y样品。红外研究发现,随硅铝比增加,八面沸石样品的两种典型羟基谱带频率发生规律性变化,且于3600及3666cm~(-1)附近相继出现新的羟基吸收谱带,其小笼羟基质子酸性逐渐增加,沸石体系B酸总量逐渐降低,而强B酸量则呈山峰形变化,骨架外铝对硅铝比较低的样品的酸性影响较大,在骨架硅铝比相近情况下,高温水热法脱铝样品(USY)较SiCl_4脱铝样品(DNH_4Y)的羟基谱带和酸性具有明显的差异。     

高酸位多级孔超稳Y型沸石的制备及催化性能

以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTABr）为模板剂,在水热体系对水蒸气处理后的超稳Y型（USY）沸石进行晶化处理,获得高酸量和高水热稳定性的USY-c-w样品。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、固态核磁共振、N₂吸附-脱附、NH₃-程序升温脱附、傅里叶变换红外光谱及吡啶红外对所制备催化剂的物化性质进行详细表征。选用1,3,5-三异丙苯（TIPB）催化裂化作为探针反应,研究制备的催化剂的催化性能,并与工业USY沸石进行对比。结果表明,再次水热晶化后,样品的硅铝骨架局部重构,非骨架铝重新进入沸石骨架,合成样品的硅铝比（n_SiO2/n_Al2O3）由10降至3.0;再晶化后的USY沸石,不仅具有丰富的介孔结构,并且具有更多的弱酸和中强酸位点。在TIPB裂解反应中,再晶化后的USY沸石表现出比原样品更优异的催化性能。     

Y型沸石的铝化及其性能研究

用(NH_4)_3AlF_6溶液对Y型沸石进行铝化,得到了不同硅铝比的铝化Y型沸石。XRD实验表明Al原子进入Y型沸石骨架,晶胞常数α_0增大,而且晶胞常数α_0的增大与铝化程度有一定的关系。铝化Y型沸石的吸附量略有降低。IR研究表明,骨架振动,表面羟基谱峰变化不明显。在铝化Y型沸石上存在B酸和L酸,其主要是B酸中心。     

碱液后处理对纳米ZSM-5沸石孔道和酸度的影响

采用XRD、N2物理吸附、NH3-TPD以及TEM、IR和NMR手段,系统研究了NaOH碱液后处理对低硅铝比纳米ZSM-5沸石(Si/Al摩尔比为14.5、晶粒度为20～50 nm)孔道和酸度的影响.结果表明,在碱液中,低硅铝比纳米ZSM-5沸石主要发生限域脱硅,而且低硅铝比纳米ZSM-5沸石的碱液脱硅难度大于高硅铝比沸石.但在适当的碱液处理条件下(碱硅比为0.19～0.35,温度为60～80℃,处理时间为2～5 h)可以在其晶体内产生大量介孔,增加比表面积和孔容;同时增加弱酸和中强酸的浓度,并提高L酸比例.L酸的大量增加主要是由于产生了裸露的骨架铝(≡Alδ+),这与文献的观点有所不同.     

Organic-Free Synthesis of Zeolite Y with High Si/Al Ratios: Combined Strategy of In Situ Hydroxyl Radical Assistance and Post-Synthesis Treatment

Zeolite Y, with a high SiO₂/Al₂O₃ ratio (SAR), plays an important role in fluidized catalytic cracking processes. However, in situ synthesis of zeolite Y with high SARs remains a challenge because of kinetic limitations. Here, zeolite Y with an SAR of 6.35 is synthesized by a hydroxyl radical assisted route. Density-functional theory (DFT) calculations suggest that hydroxyl radicals preferentially enhanced the formation of Si-O-Si bonds, thus leading to an increased SAR. To further increase the SAR, a dealumination process was carried out using citric acid, with a subsequent second-step hydrothermal crystallization, giving an SAR of up to 7.5 while maintaining good crystallinity and high product yield. The resultant zeolite Y shows good performance in cumene cracking. Introduced here is a new strategy for synthesizing high SAR zeolite Y, which is widely used in commercial applications.     

Organic‐Free Synthesis of Zeolite Y with High Si/Al Ratios: Combined Strategy of In Situ Hydroxyl Radical Assistance and Post‐Synthesis Treatment

Zeolite Y, with a high SiO₂/Al₂O₃ ratio (SAR), plays an important role in fluidized catalytic cracking processes. However, in situ synthesis of zeolite Y with high SARs remains a challenge because of kinetic limitations. Here, zeolite Y with an SAR of 6.35 is synthesized by a hydroxyl radical assisted route. Density‐functional theory (DFT) calculations suggest that hydroxyl radicals preferentially enhanced the formation of Si‐O‐Si bonds, thus leading to an increased SAR. To further increase the SAR, a dealumination process was carried out using citric acid, with a subsequent second‐step hydrothermal crystallization, giving an SAR of up to 7.5 while maintaining good crystallinity and high product yield. The resultant zeolite Y shows good performance in cumene cracking. Introduced here is a new strategy for synthesizing high SAR zeolite Y, which is widely used in commercial applications.     

含NiY分子筛的加氢裂化催化剂载体研究

采用水热晶化法,合成出了含骨架杂原子Ni的NiY分子筛。分别以Y分子筛和NiY分子筛作为载体,通过等体积浸渍法担载金属活性组分Ni、Mo,制备加氢裂化催化剂。通过NH₃-TPD表征催化剂的表面酸性、固定床反应器评价催化剂的加氢裂化性能。结果表明,将Ni引入分子筛骨架中,可以调变催化剂的表面酸性,提高其裂化和脱硫活性,并减少催化剂上的积炭。     

使用四乙基氢氧化铵作为有机模板剂和常规硅铝源直接合成SSZ-13沸石分子筛

使用四乙基氢氧化铵作为有机模板剂, 利用常规铝源和硅源而不需要高硅Y沸石作为起始原料, 同时加入适量的沸石晶种直接合成了SSZ-13沸石分子筛. 所合成的沸石产物结晶度好, 具有良好的水热稳定性, 并在氨选择性催化还原(NH₃-SCR)反应中显示出优异的催化性能, 为其在工业上广泛应用提供了可能.     

BY分子筛的合成、表征及其裂化性能考察

采用水热晶化法合成了含杂原子硼的Y型分子筛，利用MAS NMR、XRD、IR等表征方法，证明了硼进入Y型分子筛的骨架中。利用吡啶吸附红外光谱、轻油微反装置分别测定了Y和BY分子筛的表面酸性及其裂化性能。结果表明，硼的引入增加了Y分子筛的B酸中心数目以及裂化和氢转移反应活性，导致裂化汽油中的烯烃明显降低，芳烃随之增加。     

ZSM-5/Y复合分子筛的酸性及其重油催化裂化性能

 ZSM-5/Y是本研究组合成的一种新型复合分子筛材料. 用“两次交换,两次焙烧”和磷 酸氢二铵浸渍方法对该复合分子筛材料进行了改性,采用红外光谱表征了复合分子筛的酸性,研究了磷改性对复合分子筛样品羟基区谱学性质的影响,并与相应的机械混合分子筛样品进 行了对比. 红外光谱数据表明,磷改性后复合分子筛的B酸(主要是中强酸)增加,而机械混合分子筛在各个酸强度区域的B酸量和L酸量都减少. 以新疆重油为原料考察了改性后复合分子 筛样品和机械混合分子筛样品的催化裂化性能. 与相应的机械混合分子筛催化剂相比,磷改 性复合分子筛催化剂具有较高的柴油选择性,其柴油产率增加了4.1个百分点,柴汽比增加了0.11,总轻油产率与机械混合分子筛相当. 用气体产物中的CMR(裂化机理比)和C3/C4比 值分析了复合分子筛的催化性能与其聚集体结构的关系.     

Direct Synthesis of An Aluminosilicate POS Zeolite with Intersecting 12×11×11-Member-Ring Pore Channels by Using a Designed Organic Structure-Directing Agent

Large and extra-large pore zeolites have been widely applied in industrial areas as catalysts, adsorbents, etc. Among them, silica and/or aluminosilicate zeolites have been attracted great attention due to their excellent hydrothermal stability and strong acidity. However, a great deal of zeolite structures are still not available in the form of silica and/or aluminosilicate. Herein, we report the synthesis of pure silica and aluminosilicate large-pore zeolites, denoted as NUD-14 and Al-NUD-14, respectively, by using a designed cation 1-ethyl-4-phenylpyridinium as an organic structure-directing agent (OSDA). NUD-14 has an intersecting 12×11×11-member ring pore system, which is isostructural to the germanosilicate PUK-16 zeolite with a POS topology. The OSDAs can be completely removed from the framework by calcination. NUD-14 and Al-NUD-14 possess excellent acid and hydrothermal stabilities, superior to the germanosilicate POS zeolite. The incorporation of Al into the zeolite framework makes the Al-NUD-14 zeolite possess medium and strong acidities. The successful synthesis of NUD-14 consisting of a rare odd-member ring pore structure may provide a platform for interesting size- and shape-selective catalytic applications.     

杂原子钛对TiY分子筛性能的影响

采用水热晶化法合成了含骨架杂原子的TiY分子筛，通过X射线粉末衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热、吡啶吸附红外光谱等方法考察了杂原子Ti进入Y分子筛骨架后对分子筛各项性能的影响。结果表明，TiY分子筛具有典型的Y型分子筛晶体结构；随着Ti添加量的增加，TiY分子筛晶化所需的时间延长，晶胞常数增大，分子筛的热稳定性和水热稳定性均有所增强。与Y分子筛相比， TiY分子筛的L酸中心数量明显增加，同时B酸中心强度增加，TiY分子筛的裂化反应活性提高，催化剂上的积炭量明显减少。     

含有乙醚的无胺无氟反应物体系中高硅丝光沸石的合成

本文研究含有乙醚的Na2O-Al2O3-SiO2-H2O反应物中高硅丝光沸石在413-453K下的水热合成。乙醚的存在能有效促进丝光沸石的结晶过程,且有助于提高产物结晶度和硅铝比。反应物胶体中硅铝比与碱度对产物的生成有关键作用。合成原料使用不同铝源,体系结晶规律相近,但产物的形貌和硅铝比有差异。在优化的反应条件下合成的高硅丝光沸石硅铝比达30左右。低温氮吸附与27Al魔角旋转核磁谱表征证实该沸石骨架结构完美,孔道开放畅通,其水热稳定性优于低硅丝光沸石。     

烯烃裂解中分子筛催化剂的稳定性研究进展

低碳烯烃催化裂解增产丙烯是一项新技术,高水热稳定催化剂的研究和开发是关键技术之一,硅酸铝分子筛催化剂因具有相对较好的稳定性而得到了广泛研究. 本文总结了HY, HZSM-5和 MCM-22等微孔、介孔以及具有微-介孔复合结构的新型分子筛在烯烃催化裂解反应中的稳定性,特别是水热稳定性方面的研究进展,归纳了提高酸性分子筛催化剂水热稳定性的方法,比较了不同方法制得分子筛的催化裂解性能,对高稳定性催化剂在实际应用中的问题和前景进行了探讨,为研发新一代低碳烯烃裂解催化剂提供参考.