不同硅铝比的ZSM-11沸石分子筛的催化性能

合成了一系列硅铝比为31—176的ZSM-11沸石,以甲苯-甲醇烷基化、间二甲苯异构化和甲苯歧化三个反应作为探针反应,研究了它们的催化性能。将其与酸性质和晶胞参数相关联发现,低硅铝比适于甲苯歧化,中硅铝比适于间二甲苯异构化,高硅铝比适于甲苯-甲醇烷基化反应。各反应所需的酸强度为甲苯歧化>间二甲苯歧化>间二甲苯异构化>甲苯-甲醇烷基化。Na~+的存在以及用4-甲基喹啉或(CH_3)_3SiCl中毒,可抑制强酸位,明显提高甲苯-甲醇烷基化反应生成对二甲苯的选择性,尤以(CH_3)_3SiCl中毒的低Al/u.c.的NaHZSM-11最佳。     

H-ZSM-5分子筛催化二甲苯异构化的反应机理

采用密度泛函理论(DFT)和ONIOM方法, 研究了H-ZSM-5分子筛上二甲苯异构化机理. 描述了中间体物种和过渡态的结构. 反应物吸附和产物脱附对二甲苯异构化的反应趋势有重要影响. 反应活化能的计算结果表明, 在H-ZSM-5分子筛延伸的孔道结构中, 异构化反应沿着生成间二甲苯的方向进行. 但是较高的脱附能使生成的间二甲苯滞留在分子筛孔道中,其进一步异构化生成对二甲苯具有动力学优势. 对二甲苯产物在分子筛孔道的酸中心上可选择性生成. 在H-ZSM-5分子筛外表面, 不受延伸孔道结构的静电限制时, 二甲苯异构化生成间二甲苯产物, 其可以很容易从活性位上脱附. 非选择性异构化降低了对二甲苯的选择性. 因此, 对H-ZSM-5分子筛外表面改性能够抑制二甲苯的非选择性异构化, 因此限制了反应在分子筛孔道中进行, 提高了对二甲苯的选择性. 二甲苯异构化相对反应速率常数的计算结果也表明, 在分子筛外表面上, 生成间二甲苯的异构化反应速率较快. 升高反应温度会降低对二甲苯的选择性.     

自甲醇制取烃类催化剂的研制 第三报 催化剂活性稳定性的研究

在研究分批合成的ZSM—5分子筛催化剂用于自甲醇制取烃类反应中的重复情况时,发现每批催化剂的初活性稳定性相差很大,追究其原因是在离子交换后,氢型分子筛的SiO_2/Al_2O_3比变化很大,这种变化和活性稳定性之间有密切关系。在离子交换过程中,脱铝量的大小取决于晶粒大小及孔道通畅情况,它可由分子筛原粉吸附环已烷的量来表征。只有吸附量高的分子筛,才有可能成为SiO_2/Al_2O_3比高的氢型分子筛。然而,对SiO_2/Al_2O_3比相同的氢型分子筛,以对环已烷吸附量高的原粉制备成的催化剂活性稳定性为佳。     

ZSM-5分子筛酸性质对甲醛合成三聚甲醛催化性能的影响（英文）

ZSM-5分子筛是合成三聚甲醛的有效催化剂。本工作通过XRF、XRD、SEM、NH_3-TPD、Py-FTIR和~(27)Al MAS NMR等手段对一系列不同SiO_2/Al_2O_3物质的量比的ZSM-5分子筛催化剂进行了表征,研究了ZSM-5分子筛中BrΦnsted酸中心和Lewis酸中心对其甲醛合成三聚甲醛催化性能的影响。结果表明,SiO_2/Al_2O_3物质的量比为250的ZSM-5分子筛具有合适的BrΦnsted酸中心用于催化甲醛缩聚为三聚甲醛的反应,同时其Lewis酸中心量极少,可有效抑制Cannizzaro或Tishchenko等副反应,提高三聚甲醛的选择性,因而具有最佳的合成三聚甲醛催化性能。寿命实验评价结果显示,SiO_2/Al_2O_3物质的量比为250的ZSM-5分子筛具有良好的催化稳定性,单程寿命长达114 h,并且可通过550℃焙烧再生恢复其催化活性。     

TPAOH处理制备的微介孔催化剂物化性质与噻吩烷基化性能研究

采用不同浓度的TPAOH溶液处理不同SiO_2/Al_2O_3物质的量比的HZSM-5分子筛,制备了微孔-介孔多级孔HZSM-5催化剂。结果表明,采用不同浓度的TPAOH溶液处理不同SiO_2/Al_2O_3物质的量比的HZSM-5分子筛能够脱出HZSM-5分子筛的骨架硅而产生介孔,介孔孔径随TPAOH溶液浓度和SiO_2/Al_2O_3物质的量比的增大而增大;TPAOH溶液处理能够调变HZSM-5催化剂的酸性。采用不同浓度的TPAOH溶液处理SiO_2/Al_2O_3物质的量比分别为50、80和150的HZSM-5分子筛,其中,SiO_2/Al_2O_3物质的量比为50的HZSM-5弱中酸酸强度、相对酸量、B酸和L酸含量明显高于SiO_2/Al_2O_3物质的量比为80和150的HZSM-5分子筛。经不同浓度的TPAOH溶液处理后SiO_2/Al_2O_3物质的量比为50的HZSM-5催化剂具有最佳的噻吩烷基化反应性能。     

不同大小晶粒的ZSM-5沸石的合成及其催化活性

ZSM-5沸石是一种高硅铝比的新型沸石分子筛.它是一种高效、多能的形状选择性(shapeselective)催化剂,可应用于异构化、烷基化、歧化、芳构化、选择性裂化及石油油品改质等一系列反应,特别在二甲苯异构化、乙烯和苯反应制取乙苯以及甲苯歧化这三个反应上更有着突出的性能^[1].     

一氧化碳加氢合成烃类产物的研究 Ⅰ.载体效应对Ru催化剂催化性能的影响

用反应测试、程序升温还原(TPR)及氧化(TPO)等方法考察了载体及Ru 担载量等因素对Ru 催化剂用于CO 加氢合成长链烷烃的催化性能的影响。0.5%Ru/Al_2O_3催化剂对生成C_(10)—C_(15)正构烷烃具有良好的活性及选择性,而担载于SiO_2上的相同Ru含量的催化剂则反应性能不佳。当Ru 含量增加至5%时,则担载在Al_2O_3及SiO_2上的Ru 催化剂在催化性能上基本相同,且活性比0.5%Ru 的催化剂有较大提高,但生成C_(10)—C_(15)正构烷烃的选择性则明显下降。从TPR 及TPO 的考察结果发现,对于0.5%Ru/Al_2O_3的催化剂,Al_2O_3载体与金属Ru 之间有较强的相互作用,但在0.5%Ru/SiO_2催化剂上Ru 只与SiO_2发生很弱的相互作用。当Ru 含量增加至5%时,可能是由于Ru 分散度大大下降,无论担载在Al_2O_3上还是SiO_2上的Ru 都不与载体发生明显的相互作用。根据这些结果,对0.5%Ru/Al_2O_3与0.5%Ru/SiO_2上存在着载体效应,而5%Ru/Al_2O_3与5%Ru/SiO_2则没有载体效应的原因进行了解释。认为在0.5%Ru/Al_2O_3催化剂上,由于Ru 与Al_2O_3之间所发生的较强相互作用而导致了一种特殊的活性中心的形成,这种活性中心有利于C_(10)—C_(15)正构烷烃的生成。反之,在0.5%Ru/SiO_2、5%Ru/Al_2O_3及5%Ru/SiO_2催化剂上,其活性中心则与载体没有明显的相互作用而主要显示出金属Ru 本身的催化性能,因而催化剂活性与载体的性质无关。与存在着金属—载体相互作用的中心相比,这种活性中心对合成C_(10)—C_(15)正构烷烃的活性和选择性都较差。这一解释与我们的及文献上的结果能较好地符合。     

无粘结剂ZSM-11催化剂上异丁烯直接胺化生成叔丁胺（英文）

叔丁胺是一种重要的化工原料和中间体,广泛应用于制备橡胶促进剂、医药、农药和着色剂等下游产品.异丁烯在分子筛催化剂上直接胺化生产叔丁胺是一个经济环保过程,其中ZSM-5和BEA分子筛的催化性能优于其它系列分子筛.ZSM-11与ZSM-5分子筛具有相似的孔道结构,我们以前的实验结果表明,与ZSM-5相比,ZSM-11表现出更优越的芳构化反应性能,在干气中乙烯低温芳构化方面也有明显优势.在此基础上,我们进行无粘结剂ZSM-11分子筛催化剂合成,并应用于异丁烯直接胺化生产叔丁胺反应.传统水热技术合成的分子筛通常为粉末,机械强度不能达到实际应用的要求,在工业化过程中分子筛粉末一般需要加入粘结剂成型使其具备一定的机械强度和形状,但是粘结剂会降低分子筛催化剂的活性和选择性,有可能会引发一些副反应,因此无粘结剂分子筛催化剂引起人们广泛关注.无粘结剂分子筛是指分子筛颗粒中不含惰性粘结剂或只含有少量粘结剂,主要依靠分子筛晶粒间的相互作用支撑存在,具有一定形状、尺寸和机械强度的催化材料.无粘结剂分子筛催化剂中分子筛含量较高,可利用的有效表面积较大,在离子交换及工业催化等方面具有明显优势.本文采用水热合成的ZSM-11分子筛原粉与二氧化硅机械混合(ZSM-11/SiO_2=70/30)挤条后,通过气固相合成法制备了无粘结剂ZSM-11分子筛催化剂(Cat-C).作为对比,还分别制备了ZSM-11和SiO_2机械混合(ZSM-11/SiO_2=70/30)样品HZSM-11+SiO_2及ZSM-11和氧化铝机械混合(ZSM-11/Al_2O_3=70/30)样品HZSM-11+Al_2O_3.利用X射线衍射、透射电镜、NH_3程序升温脱附和吸附吡啶红外光谱等对分子筛催化剂的物理化学性能进行了表征.同时,以这些分子筛样品为催化剂,在固定床反应装置上进行了异丁烯胺化反应评价,反应条件为270℃,5.0 MPa,氨烯比为4和异丁烯空速0.5 h~(-1).结果表明,与HZSM-11+SiO_2和HZSM-11+Al_2O_3相比,Cat-C上叔丁胺生成速率最高.关联催化剂物化性能和反应性能发现,催化剂孔道结构与叔丁胺生成并不存在明显的关联性,而较多的Br?nsted酸和较少的Lewis酸才是Cat-C具有良好反应性能的主要原因.具有一定机械强度的无粘结剂ZSM-11分子筛催化剂制备简单,在异丁烯直接胺化过程中叔丁胺生成速率高,具有很好的工业化应用前景.     

大晶粒ZSM-5分子筛的合成及其催化性能的研究

ZSM-5分子筛对许多正碳离于反应有优异的择形催化性能。近年来的研究表明,ZSM-5沸石的晶粒大小对其催化活性、选择性和稳定性有显著影响。如对甲苯歧化、甲苯与甲醇的甲基化反应,大晶粒ZSM-5分子筛对生成对二甲苯有较高的选择性。对于二甲笨液相异构化反应,小晶粒ZSM-5沸石具有较高的催化活性和选择性。我们用“直接法”合成了大晶粒(34×116μ)ZSM-5沸石分子筛,比较了不同晶粒大小ZSM-5分子筛催化剂在一些反应中的催化性能。大晶粒ZSM-5分子筛系不用有机胺,直接用水玻璃、硫酸铝、硫酸为原料合成的。用光学显微镜、扫描电镜观察所得分子筛的晶粒外形和大小,取5—6个有代表性的晶粒计算其平均尺寸。用BET重量法测定分子筛对正己烷、环己烷和水的吸附量。用X—射线衍射分析样品的物相。在160—200℃温度范围内考察了晶化温度对晶粒大小的影响,所得结果如表1。     

铂镓催化剂的研究——Ⅰ.正己烷在Pt-Ga/Al_2O_3上的反应

本文考察了在连续进样条件下,正己烷在铂镓双组分催化剂上的反应行为。在Pt/Al_2O_3催化剂中引入Ga能够提高铂催化剂的稳定性。当催化剂中含Ga量低于3.5％时,Ga的引入抑制了Pt/Al_2O_3催化剂的反应活性,当Ga含量高于3.5％时,则能够促进正己烷的反应。调节催化剂的含Ga量,能够使铂催化剂分别呈现较好的芳构化、异构化或加氢裂解反应的选择性。此外,采用TPR和氢的化学吸附技术表征了Pt-Ga/Al_2O_3的还原特性和吸氢性能,初步探讨了Ga在催化剂中的作用机理。     

负载型钼系超细催化剂的合成,结构与反应性能研究

负载型钼系催化剂广泛用于加氢脱硫、抗硫甲烷化及部分氧化等,其加氢脱硫活性与低温氧的表面吸附量成正比,活性组分受载体性质的影响。超细粒子是近年来兴起的新型催化材料,由于其表面及体积效应,导致其特殊的表面吸附性能。以超临界法合成NiO/Al_2O_3、Fe_2O_3/SiO_2等超细催化剂已有报道,但该法对MoO_3/Al_2O_3的合成尚未见报道。本文以MoO_3/Al_2O_3超临界法合成超细粒子催化剂,根据超细催化剂分散性与粒径的关系选择了活性与钼表面分散性有依赖关系的临氢重整反应为探针,研究了超细MoO_3/Al_2O_3催化剂的性质。     

蒸气相合成BZSM—5沸石用于间二甲苯异构化反应

首次利用蒸气相法合成的BZSM-5沸石作为异构化催化剂,测定了BZSM-5沸石对间二甲苯异构化的活性和选择性。当B_2O_3/Al_2O_3(摩尔比)为1.8时异构化活性(50.97%)和选择性(20.86%)均达到较佳值。用IR、NH_(?)-TPD表征了BZSM-5沸石的酸强度及酸分布,同时与异构化活性和选择性进行了关联。实验结果表明,在合成中加入适量的硼有利于提高异构化活性和选择性。     

SiO_2和Al_2O_3负载的Ni基催化剂在甲烷干重整中的催化性能差异（英文）

CH4与CO_2干重整反应对于环境保护和天然气资源的合理利用具有重要意义。SiO_2和Al_2O_3是适用于甲烷干重整反应的两种典型的催化剂载体。为了阐明这两种载体对催化剂性能的影响,本研究采用等体积浸渍法制备了Ni/Al_2O_3和Ni/SiO_2催化剂,并利用BET、TEM、H2-TPR、XRD、TG和Raman等技术对还原和反应后的催化剂进行了表征。结果表明,由于载体的性质不同,Ni基催化剂在甲烷干重整中的催化性能也不同。Ni/SiO_2催化剂的初始活性较高,但由于其金属-载体相互作用较弱,催化稳定性较差,在800℃下反应15 h其催化活性急剧下降;较弱的金属-载体相互作用使得Ni/SiO_2催化剂上的Ni颗粒较大,有利于积炭前驱物种的生成,导致催化剂快速失活。而对于Ni/Al_2O_3催化剂,金属-载体相互作用较强,Ni颗粒较小,但由于Ni与Al_2O_3生成了NiAlxOy物种,有效活性位减少,其催化活性相对较低,但催化稳定性较好,干重整反应进行50 h其活性保持稳定; Ni与Al_2O_3之间较强的相互作用有利于形成小且稳定的Ni粒子,能减少积炭,因而具有优异的催化稳定性。     

双矿化剂对合成ZSM-5分子筛酸性和织构特征及其甲醇转化制丙烯催化性能的影响（英文）

采用静态水热法在F~--OH~-体系中,以四丙基氢氧化铵为模板剂、偏铝酸钠为铝源、正硅酸乙酯为硅源,合成了纳米SiO_2-ZSM-5分子筛,考察了F-/Al_2O_3物质的量比对所合成的ZSM-5分子筛织构性质和甲醇转化制丙烯催化性能的影响。结果发现,随着初始溶胶F~-/Al_2O_3物质的量比的增大,产物中SiO_2的含量增大,ZSM-5分子筛的相对结晶度有所降低;同时,分子筛的比表面积和孔容减小、酸强度降低、酸量减少。对于甲醇转化制丙烯,最佳F-/Al_2O_3物质的量比为12;此时,丙烯选择性高于45%,丙烯/乙烯(P/E)比值大于10。反应机理分析表明,过渡态择形选择性是控制烯烃选择性的重要因素。     

C_6-C_3芳烃在HZSM-5,PHZSM-5及REY上吸附的红外研究

用红外光谱法研究了C_6—C_8芳烃在HZSM-5,PHZSM-5及REY催化剂表面上的吸附物种。间二甲苯室温吸附在HZSM-5上几乎见不到表征苯环的C—C键伸缩振动吸收蜂,但出现一条很强的表征对二甲苯苯环C—C键的伸缩振动吸收峰,表明吸附的间二甲苯基本上都转化为对二甲苯。反之,室温吸附在HZSM-5上的对二甲苯也部分地转化为间二甲苯(或邻二甲苯)。吸附在HZSM-5上的邻二甲苯则部分地转化为对二甲苯。REY催化剂上的吸附,也有类似的异构化现象。甲苯室温吸附在PHZSM-5上时,却观察到对二甲苯的吸附物种,表明发生了歧化作用。甲苯室温吸附在预吸附CD_3OD的REY催化剂上发生烷基化生成了对二甲苯。此外,还观测到吸附态的C_6D_6分子的D原子与沸石催化剂表面结构的OH基发生D—H交换作用。苯在HZSM-5,PHZSM-5及REY上吸附时,其结构对称性均有不同程度的降低。     

合成气在铁锰/沸石催化剂上合成低碳烯烃的研究——Ⅰ.不同沸石分子筛担载Fe-MnO催化剂反应性能的考察

通过对各种沸石分子筛,Al_2O_3及SiO_2担载的Fe-MnO催化剂上CO加氢反应性能的考察,发现pentasil型沸石担载的Fe-MnO催化剂有良好的低碳烯烃选择性,而其它沸石、SiO_2及Al_2O_3担载的Fe-MnO催化剂则不刊于低碳烯烃的产生。这可能一方面是由于pentasil型沸石担载的Fe-MnO催化剂本身存在着金属与载体间的强相互作用(SMSI)使催化剂有利于烯烃生成,另一方面是由于pentasil型沸石独特的孔道有利于低碳烯烃的及时扩散离去,抑制了低碳烯烃在金属活性中心上的二次反应。研究还表明,催化剂活性与α-Fe°及反应过程中生成的∑-Fe2.2C和∑′-Fe2.2C含量存在对应关系。     

在稀土改性的ZSM-5沸石催化剂上甲苯歧化选择生成对二甲苯的研究

本文研究了ZSM-5沸石催化剂用稀土元素(La~(3 )、Ce~(3 )、Pr~(3 )、Nd~(3 ))以及混合稀土浸渍改性处理后对甲苯歧化反应的催化性能。实验结果表明:上述四种稀土元素改性处理后的催化剂的甲苯转化率均随着载入量的增加而下降,而对二甲苯的选择性都有所提高。在浸渍法制备的La-ZSM-5沸石催化剂上,甲苯歧化生成对二甲苯的选择性可达80%。试验还指出,单独用磷改性的ZSM-5沸石催化剂的活性较低。再用稀土对PZSM-5催化剂改性,可使甲苯转化率从18%提高到30%。这是由于三价稀土元素可提供较多的质子酸中心。也是由于载入的磷和稀土元素对催化剂孔口和孔道尺寸有影响,从而改变了反应组份在分子筛中的扩散性质,提高了催化剂在生成对二甲苯时表现出的择形选择性。在一组用二种元素如磷-稀土、磷-镁和磷-镧改性的ZSM-5沸石催化剂中,评选出了对甲苯歧化反应具有较高活性和选择性的磷-镧改性催化剂,甲苯转化率为17%时,对二甲苯选择性可达90%左右。并且研究了反应条件对活性、选择性和反应产物的分布。在常压临氢条件下用该催化剂连续反应24小时,其活性稳定,转化率基本不变。     

新型八元环孔结构分子筛Cu/SAPO-35应用于NH_3-SCR的研究

采用六亚甲基亚胺(HMI)为模板剂,合成了新型SAPO-35分子筛,研究发现SAPO-35的酸性随着硅铝摩尔比增加[n(SiO_2)/n(Al_2O_3)=0.3,0.5,0.7]呈现先增加后降低的趋势,当n(Si)/n(Al)=0.7时,部分Si将发生SM3取代,进而降低SAPO-35酸量.进一步采用旋转浸渍法和离子交换法对SAPO-35进行改性,制得Cu/SAPO-35催化剂,并研究了其催化氨气选择性还原(NH3-SCR)反应的性能.催化剂表征结果表明,Cu主要以Cu~(2+)离子形式存在于离子交换法制备的Cu/SAPO-35中,因此其NH3-SCR催化性能更优良.基于液相离子交换法,进一步研究了不同硅铝比[n(SiO_2)/n(Al_2O_3)=0.3,0.5,0.7]SAPO-35原粉酸性对所制备Cu/SAPO-35催化剂NH_3-SCR反应活性的影响,结果表明,分子筛原粉强酸量越大,制得的Cu基催化剂中Cu~(2+)离子含量越高,从而催化剂的SCR活性、N_2选择性更优.     

表面酸性对Ni/SiO_2-Al_2O_3催化剂催化1,4-丁炔二醇高压加氢性能的影响

通过浸渍法分别在Al(OH)_3和Al_2O_3中引入SiO_2,经焙烧后制备具有不同表面酸性质的SiO_2-Al_2O_3载体,以上述SiO_2-Al_2O_3及Al_2O_3为载体,采用等体积浸渍法制备Ni负载量为15%的Ni/SiO_2-Al_2O_3催化剂(分别为Ni/SA-1和Ni/SA-2)与Ni/Al_2O_3.采用N2物理吸附、Py-FTIR、NH3-TPD、XRD、H2-TPR和H2-TPD手段对催化剂进行表征,考察了表面酸性质对催化剂催化1,4-丁炔二醇高压加氢性能的影响.结果表明,SiO_2引入方式会影响Ni/Al_2O_3催化剂表面酸性质及活性组分Ni在载体表面的分散行为.在Al(OH)3中引入SiO_2时,Ni/SA-1催化剂不仅活性组分具有高分散度,而且表面具有丰富的L酸位点,L酸位点与Ni活性中心协同作用有效提高了催化剂的高压加氢性能.而在Al_2O_3中直接引入SiO_2时,SiO_2覆盖了Al_2O_3表面的L酸位点,催化剂活性组分分散度较低,表现出低的加氢活性.     

苯对Pt/Ga2O3/WO3/ZrO2和Pd/Al2O3/WO2/ZrO2催化剂上正己烷异构化反应的影响

研究了苯对Pt/Ga2O3/WO3/ZrO2(PtGWZ)和Pd/Al2O3/WO3/ZrO2(PdAWZ)催化剂上正己烷异构化反应的影响.结果表明,苯可影响PtGWZ和PdAWZ上正己烷异构化反应性能,苯含量越高影响越显著.与PdAWZ相比较,苯对PtGWZ上正己烷异构化反应的影响相对较小;苯对PtGWZ上正己烷异构化反应活性的影响是可逆的,撤除苯后PtGWZ对正己烷异构化的催化性能可完全恢复;苯对PtGWZ上正己烷异构化反应的稳定性没有影响.苯对PdAWZ上正己烷异构化反应活性的影响足不可逆的,PdAWZ用于含苯正己烷异构化反应催化剂会逐渐失活.热失重法积炭分析结果表明,相同条件下,含苯正己烷异构化反应后,PtGWZ上的积炭量较PdAWZ上的积炭量少.分析讨论了苯对PtGWZ和PdAWZ上正己烷异构化反应影响差异性的原因.