二乙胺导向合成中空纤维负载型SAPO-34分子筛膜

采用价格低廉的二乙胺为模板剂，通过球磨晶种诱导二次生长法制备中空纤维负载型SAPO-34分子筛膜用于CO₂/CH₄气体分离。系统考察了诱导晶种大小、膜合成液中二乙胺含量、铝源含量与晶化时间对膜结构形貌以及分离性能的影响。结果表明：相比于原始晶种，球磨晶种诱导制备SAPO-34分子筛膜层更加致密。随着膜合成液中二乙胺含量增加，膜表面分子筛晶体逐渐由SAPO-11向SAPO-34转变，当二乙胺含量过高时，载体表面未形成SAPO-34膜。当合成液中铝源含量较低时，分子筛膜晶化不够完全，当铝源含量过高时，膜表面晶体粒径逐渐减小甚至难以成核，膜层厚度减薄，不易生成连续的膜层。随着晶化时间的增加，膜层厚度逐渐增加，膜表面趋于致密。当膜合成液摩尔组成为1.0Al₂O₃∶0.9P₂O₅∶0.6SiO₂∶2.0DEA∶100H₂O，晶化时间为36 h时，球磨晶种诱导制得的SAPO-34分子筛膜分离性能最佳，膜的CO₂渗透性为1.11×10^?6 mol·m^?2·s^?1·Pa^?1，CO₂/CH₄分离选择性达80。     

自柱撑型纳米分子筛的制备及其在正庚烷裂解反应中的应用

以四丁基氢氧化铵为模板剂、正硅酸乙酯为硅源,采用变温晶化法制备了自柱撑型纳米分子筛。利用XRD、SEM、TEM、N₂物理吸附-脱附、NH₃-TPD等表征手段对模板剂添加量、分子筛的生长过程、硅铝摩尔比调变范围进行了系统考察。结果表明,80℃低温晶化72 h、170℃高温晶化3 h就可得到结晶度良好的自柱撑型纳米分子筛;低温晶化时间的延长,有利于自柱撑纳米结构的形成;随着模板剂与二氧化硅的摩尔比由0.2增加至0.5,自柱撑型纳米分子筛的分支程度明显变高;通过变温晶化法可制备出硅铝摩尔比为50～300的自柱撑型纳米分子筛。研究了不同硅铝摩尔比自柱撑型纳米分子筛在正庚烷裂解反应中的性能,结果表明,硅铝摩尔比为300的分子筛催化正庚烷裂解具有最高的丙烯与丁烯选择性;随着硅铝摩尔比的降低,催化剂的稳定性逐渐提高。     

微波辅助二次生长法合成SAPO-34分子筛膜与关键影响因素

采用微波辅助二次生长法在α-Al₂O₃载体上合成了SAPO-34分子筛膜，并将其应用于CO₂/CH₄分离。通过扫描电镜、X射线衍射和傅里叶变换红外光谱等表征方法，系统考察了加热方式、晶种粒径、老化时间和晶化时间对SAPO-34分子筛膜表面形貌和结构的影响。实验结果表明，以0.4 μm分子筛作为晶种，在老化24 h，然后微波加热晶化4 h后可制备出厚度约为1.5 μm的致密、无缺陷SAPO-34分子筛膜，其平均CO₂/CH₄分离因子和CO₂渗透率分别达到81和6.6×10^-7 mol·m^-2·s^-1·Pa^-1，制备方法可靠，重复性高。     

SAPO-34分子筛形貌和粒径的影响因素考察

以四乙基氢氧化铵为模板剂,水热合成法制备SAPO-34分子筛,采用XRD和SEM进行表征,考察硅铝比、晶化温度、晶化时间和陈化时间对分子筛形貌和粒径的影响。结果表明,在硅铝物质的量比为0.8、晶化温度200℃、晶化时间24 h和陈化时间4 h条件下,可合成晶粒均匀和晶体表面光滑的粒径仅为2μm的SAPO-34分子筛。     

双模板剂法SAPO-34分子筛的合成及其MTO催化性能调变

以四乙基氢氧化铵（TEAOH）和二乙铵（DEA）为混合模板剂，在低投料硅铝比[n (SiO₂) ∶n (Al₂O₃)=0.2]及低模板剂用量[n (模板剂) ∶n (Al₂O₃)=1.9]下，考察了两种模板剂比例的调变对合成的SAPO-34分子筛物化性能及其催化甲醇制烯烃反应（MTO）催化性能的影响。研究发现，通过改变两种模板剂比例，可以明显调变SAPO-34分子筛晶粒尺寸、硅分布（晶粒表面和体相的硅分布）、硅原子的配位环境，从而影响其MTO催化反应的效果。在低模板剂用量制备的SAPO-34产品中，晶粒尺寸是影响其催化寿命的最主要因素，小晶粒分子筛因其扩散路径短有利于延长催化寿命。此外，硅分布也是影响催化寿命的因素之一，表面富硅的分子筛导致外表面积炭程度大于晶内积炭，积炭趋势由外向内发展，加速分子筛“假性”失活。硅分布还影响MTO反应产物分布，表面富硅分子筛外表面更易发生非择形催化，显著提高C₄～C₆等产物的选择性，不利于目标产物双烯（乙烯+丙烯）选择性的提高。     

利用合成SAPO-34分子筛的晶化残液合成SAPO-34分子筛

在制备SAPO-34过程中会产生大量的晶化残液,晶化残液中除了含有大量水之外,还含有残留的模板剂(有机胺)、硅源、铝源、磷源等组分,通过向合成SAPO-34分子筛产生的晶化残液中加入适量的铝源、磷源、硅源、模板剂等物料制备成凝胶混合物,经过老化、水热晶化、洗涤、干燥和焙烧等工序,即得到纯净的SAPO-34分子筛,既保护了环境又实现了晶化残液的再利用。     

SAPO-34分子筛合成的研究进展

综述了SAPO-34分子筛合成方法的研究进展,并从原料、晶化时间、晶化温度、硅铝比和模板剂等角度,重点介绍了SAPO-34分子筛水热合成中的影响因素;最后针对目前广泛讨论的环境污染问题,指出需加大对SAPO-34分子筛晶化母液的循环利用,提高原料利用率、降低生产成本、减少污水排放量。     

硅含量对氯甲烷制取低碳烯烃的SAPO-34分子筛酸性的影响

以三乙胺-四乙基氢氧化铵为复合模板剂,合成了不同硅含量的SAPO-34分子筛,并采用XRD、NH₃-TPD、以及²⁹Si MASNMR等方法对其进行了表征,最后考察了不同硅含量SAPO-34分子筛催化转化氯甲烷制取乙烯、丙烯的反应性能。结果表明:硅铝比在0.10~0.80时,均能合成规整的SAPO-34立方晶粒;硅铝比低于0.05或高于1.00时,易伴随形成片状和无定形晶相。当硅铝比为0.6时,SAPO-34的结晶度最大,微孔比表面积为588m²/g,微孔体积为0.267cm³/g。硅铝比从0.05到0.60逐渐增大时,SAPO-34酸强度和酸数目明显增多,继续增大硅铝比,酸强度增强,弱酸数目减少。在T=425℃、氯甲烷WHSV=2.73h^-1时,对所合成SAPO-34分子筛催化氯甲烷的反应性能进行了评价,随硅铝比增大,SAPO-34的酸性增强,氯甲烷的初始转化率逐渐升高,然而二次反应加剧致使乙烯丙烯选择性略有下降。     

硅改性拟薄水铝石合成SAPO-34分子筛的研究

SAPO-34分子筛常用于甲醇制烯烃（MTO）反应中。以硅酸钠、硝酸铝和氨水为原料采用碱滴酸加料方式制备一种硅改性拟薄水铝石,再以硅改性拟薄水铝石为硅源和铝源、磷酸（H₃PO₄）为磷源、四乙基氢氧化铵（TEAOH）为模板剂采用水热合成法制备SAPO-34分子筛。采用XRD、SEM、FT-IR、NH₃-TPD等表征手段对合成的硅改性拟薄水铝石及SAPO-34分子筛进行表征并对其MTO催化性能进行评价。结果表明,在硅铝物质的量比为0.08~0.5时,硅的引入对合成纯相拟薄水铝石无影响,但硅的引入量对拟薄水铝石的结晶度及形貌有一定影响;在硅铝物质的量比为0.2~0.5时,以硅改性拟薄水铝石为硅源和铝源可以合成纯相SAPO-34分子筛,MTO催化反应甲醇转化率可达99%以上,双烯选择性最高达87%以上,并拥有较高的乙烯选择性。     

CO2/CH4/N2在沸石13X-APG上的吸附平衡

采用磁悬浮热天平测量了CO₂、CH₄与N₂在沸石13X-APG上的吸附等温线,温度为293、303、333和363 K,压力为0～500 kPa。对吸附平衡实验数据采用multi-site Langmuir模型和Sips模型进行拟合,均得到良好的拟合效果,非线性回归得到吸附热等模型参数,可为变压吸附工艺过程的开发提供基础热力学数据。将沸石13X-APG吸附分离性能与文献中报道的吸附材料(如沸石分子筛、活性炭、金属有机骨架材料和介孔硅分子筛)性能相比较。通过比较CO₂、CH₄与N₂吸附容量以及相对分离系数,探讨CO₂/CH₄(垃圾填埋气或者CO₂强化煤层甲烷回收气)体系、CO₂/N₂(燃煤电厂、水泥厂以及焦炭厂烟道气)体系以及CH₄/N₂(煤层气)体系吸附分离的高效材料,为未来二氧化碳吸附捕集和甲烷吸附回收提供基础数据。     

光催化CO2和CH4重整催化剂研究进展

太阳能驱动的CO₂与CH₄转化为合成气是一种非常有前景的生产可再生燃料的技术，然而太阳能驱动的CH₄重整催化剂存在转化效率低、光生电子与空穴复合速率快及催化剂稳定性差等问题。本文简述了光催化CO₂与CH₄重整的可能机理，包括CO₂和CH₄的吸附、光生电子与空穴的迁移及产物的脱附过程。重点介绍了光催化CO₂和CH₄重整过程中贵金属催化剂、非贵金属催化剂及碳氮化合物等催化剂的研究进展，并总结归纳了各类催化剂的优点与不足。最后，本文探讨了光催化转化CO₂与CH₄制合成气研究领域未来可能的发展方向：开发设计高效的光催化剂提高反应效率；通过密度泛函理论计算及高端表征技术探究催化机理。     

伊利石合成磷酸硅铝分子筛及其表征

采用碱熔活化方法对伊利石进行活化,系统地考察了煅烧温度、煅烧时间、矿物粒度、矿碱质量比等条件对伊利石活化的影响;以活化伊利石为主要硅、铝源,采用水热法合成磷酸硅铝分子筛（SAPO-11）,系统地考察模板剂种类、模板剂用量、投料硅铝物质的量比、晶化温度等合成条件对产物结构和性质的影响。利用X射线衍射（XRD）、N₂吸附-脱附、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）等分析手段对活化产物和合成的分子筛进行了分析表征,结果表明,伊利石的最佳碱熔活化条件为煅烧温度为800 ℃、煅烧时间为90 min、伊利石矿粒径为75 μm、矿碱质量比为1∶0.8,经活化后伊利石的晶型结构基本完全被破坏,活化产物主要是高活性的低聚合态硅铝酸盐,化学反应活性较高;在原料配比为n（三氧化二铝）∶n（五氧化二磷）∶n（模板剂）∶n（二氧化硅）∶n（水）=1∶1∶1∶0.5∶50、水热晶化温度为190 ℃、晶化时间为24 h时成功合成结晶度较高的纯相SAPO-11分子筛,合成的SAPO-11分子筛具有较大的比表面积,样品主要由粒径为1~3 μm的椭球状颗粒组成,该合成方法丰富了磷酸硅铝（SAPO）分子筛的原料来源,拓展了中国伊利石的高附加值利用途径。     

SAPO-34/18分子筛合成的影响因素研究

采用水热合成法,以四乙基氢氧化铵(TEAOH)为模板剂,合成了SAPO-34/18共晶分子筛。利用XRD、SEM手段对合成样品进行表征,考察了反应条件对SAPO-34/18共晶分子筛合成的影响。结果表明分子筛的合成受晶化时间、晶化温度、晶化方式、升温速率、模板剂含量影响较大。确定了合成SAPO-34/18共晶分子筛最佳工艺条件为晶化时间72h、晶化温度165℃、动态晶化方式、升温速率5℃/h、n(SiO_2):n(Al_2O_3):n(P_2O_5):n(H_2O):n(TEAOH)=0.15:1:1:35:1.2。     

多级孔ZrO2/TiO2/ZSM-5分子筛的合成及吸附-光催化协同性能

以碱酸改后的凹凸棒土为硅源,利用溶胶-凝胶法将 TiO₂和 ZrO₂负载于一步水热合成的多级孔 ZSM-5 分子筛表面,形成多级孔 ZrO₂/TiO₂/ZSM-5 分子筛。通过 XRD、SEM 和 N₂吸附-脱附仪等手段对样品进行表征,研究 TiO₂和 ZrO₂掺杂对多级孔 ZSM-5骨架结构、形貌及孔道的影响,并对亚甲基蓝溶液进行实验,探究其吸附-光催化协同性能。结果表明：ZrO₂负载促进了锐钛矿 TiO₂的形成,同时利用分子筛的多级孔道和比表面积提高了底物富集能力。当反应进行 20 min时,TiO₂掺杂量为 10% 的 TiO₂/ZSM-5 分子筛光催化降解效率达 73%;进一步掺杂 ZrO₂,ZrO₂/TiO₂/ZSM-5 分子筛光催化反应效率提高至 96.2%,说明 ZrO...     

不同晶化方式对SAPO-11分子筛的物化性质的影响

以二异丙胺为模板剂,采用动态和静态2种晶化方式进行了SAPO-11分子筛的合成研究。通过XRD、NH3-TPD、TG、BET和SEM等方法对其进行结构表征,结果表明:采用动态晶化方式能够获得分散均匀、粒度1μm片状长方体形貌的颗粒,而静态晶化获得SAPO-11分子筛的形貌为相对较大的球形团聚颗粒。同时动态晶化获得的SAPO-11分子筛具有更大的比表面积和孔容,分子筛酸量为0.32 mmol/g,以弱的酸性中心为主。     

小晶粒Beta分子筛的微波合成

以粗孔硅胶为硅源,偏铝酸钠为铝源,四乙基氢氧化铵(TEAOH)为模板剂,采用微波加热法制备了小晶粒Beta分子筛,考察了晶化体系水含量、模板剂含量、晶化温度、晶化时间对Beta分子筛晶化的影响,并采用X射线衍射谱、N2物理吸附(BET)、扫描电子显微镜等方式对其晶型、晶体形貌、孔道结构等进行了表征。结果表明:当反应体系水硅摩尔比H2O/Si O2为3～4,模板剂与硅摩尔比TEA+/SiO2为0.13～0.15时,在160℃微波加热晶化10h,产品Beta分子筛相对结晶度可达138%,与常规水热合成方法相当,晶粒尺寸平均约为50 nm且分布非常集中。     

ZSM-5凝胶体系硅铝比对SAPO-34/ZSM-5复合分子筛结构性质的影响

采用微波水热包覆法制备SAPO-34/ZSM-5复合分子筛。考察了ZSM-5凝胶体系硅铝摩尔比对复合分子筛微观结构和物化性质的影响,采用XRD、SEM、BET、NH_3-TPD等手段对合成的复合分子筛微观结构、形貌、孔结构及表面酸性质等进行分析表征。结果表明,ZSM-5凝胶体系硅铝比对复合分子筛样品晶相组成影响较小,但对样品比表面积、孔结构参数及表面酸性质影响较大。硅铝比为150时,SAPO-34/ZSM-5复合分子筛具有包裹状特殊晶体结构及多级孔(微孔孔容0.21 cm³/g、介孔孔容0.09 cm3/g、介孔孔容0.09 cm³/g)和弱酸中心(0.209 mmol/g)独特物化性质。     

CO2/N2置换-降压强化开采天然气水合物

将天然气水合物中的CH₄置换为CO₂水合物是未来能源生产和温室气体控制的一种创新方法,但通常条件下CO₂对水合物中CH₄的置换效率较低,因此采用混合气联合降压强化置换的开采方法被提出。模拟(海底静水压力)在三轴应力约束状态下,通过注入固定比例[n(CO₂)∶n(N₂)=4∶1]的置换气体,研究降压强化置换过程中储层气相组分、CH₄开采率与CO₂封存率的变化。结果表明：CO₂+N₂联合降压强化置换法大幅度提高CH₄水合物置换效率,CH₄置换率相较于传统置换法的15.2%提升至35.22%,其中N₂直接贡献率占8.66%。通过降压强化,显著增强分解后期阶段气体扩散效果,提高CH₄开采率与CO₂封存率,对提高水合物转换开采具有良好的应用前景。     

TiO2基催化剂还原CO2研究进展

能源危机和环境污染是当今世界发展面临的两大挑战,如何有效缓解煤、石油等不可再生化石资源过度消耗所引发的能源危机,以及由此造成CO₂过量排放引起的温室效应问题,是当前人类发展亟待解决的重大科学问题之一。基于此,本文综述了近年来以TiO₂为光催化剂,以绿色、清洁的太阳光能催化还原CO₂成低价态含碳燃料(如CH₄、CH₃OH、HCHO、HCOOH、C₂H₅OH等)研究进展。在TiO₂光还原CO₂机理基础上,对元素掺杂、半导体复合与染料敏化、高活性晶面调控、低维纳米结构设计、助催化剂、Z型结构设计和单原子催化等方法来提高光还原CO₂反应效率和选择性进行分析,并指出目前研究存在的关键问题和未来CO₂光还原的发展方向。     

液相晶化法合成SAPO-34分子筛

分别以吗啉(Mor)和吗啉-四乙基氢氧化铵(Mor-TEAOH)为模板剂,采用液相晶化法合成SAPO-34分子筛,考察晶化温度、晶化时间和模板剂对合成SAPO-34分子筛的影响和SAP-34分子筛催化甲醇制低碳烯烃(MTO)的性能.结果表明,合成SAPO-34的适宜晶化温度和时间分别为140～180℃和96～120 h,采用吗啉-四乙基氢氧化铵(Mor-TEAOH)为模板剂合成的分子筛晶粒较小.MTO反应的较佳条件为甲醇与水的体积比为2,质量空速5 h-1,催化剂8 g,常压,380℃.该条件下,甲醇转化率达98%以上,C2H4与C3H6总的选择性达84.01%.