用FT-IR技术研究Mo/HZSM-5分子筛的骨架结构

在两种不同硅铝比的ＨＺＳＭ５分子筛上担载不同量的钼物种后，对甲烷无氧脱氢芳构化反应呈现出不同的催化活性．使用ＦＴＩＲ技术测定了催化剂样品的骨架结构，结果表明，在两种分子筛载体上，钼物种的存在状态及其与载体间的相互作用各不相同；分子筛载体的酸性环境决定了浸渍时钼物种的可能存在状态．     

处理条件对Mo/HZSM-5催化剂结构及性能的影响

使用付立叶变换红外光谱和固体高分辨核磁技术，考察了在不同处理条件下，甲烷无氧芳构化催化剂Ｍｏ／ＨＺＳＭ５分子筛骨架结构的变化情况．结果显示，较高的焙烧温度和较高的预处理温度，都会造成催化剂中担载的钼物种对分子筛骨架铝的严重抽提，特别是在钼物种含量较高时，这种情况更明显．以不同担体及不同钼物种构成的前驱态催化剂的催化反应评价结果表明，以微晶状态存在的ＭｏＯ３和与担体间以相对较弱作用力存在的高分散钼物种，在反应过程中被活化成具有催化活性钼物种的几率更大；而晶相状态的Ａｌ２（ＭｏＯ４）３以及与载体间存在较强相互作用力的钼物种，在甲烷无氧芳构化过程中不起主要催化活性作用．计算得出，甲烷无氧脱氢芳构化反应的表观活化能为８９．８ｋＪ／ｍｏｌ．     

甲烷无氧芳构化制芳烃双功能催化剂的研究

以 Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５作为甲烷无氧芳构化的金属一酸双功能催化剂,研究了 ＨＺＳＭ－５ 分子筛表面的硅酯修饰对Ｍｏ物种的分散状态、配位结构及催化剂的催化性能的影响, 并通过水汽处理调变分子筛的酸性,考察了催化剂的积炭行为同酸强度分布的关系． 并发现分子筛表面的中性端式硅羟基或酸性桥式铝羟基与Ｍｏ物种结合对Ｍｏ物种的分 散状态和配位结构有不同影响．ＸＰＳ和Ｈ_２－ＴＰＤ结果表明,浸渍Ｍｏ组分之前对分子筛 表面进行硅酯修饰以覆盖其外表面的部分铝羟基可以显著提高Ｍｏ物种的分散度,说明 硅羟基对Ｍｏ物种的分散有利,而与铝羟基结合则不利于Ｍｏ物种的分散．ＥＳＲ结果表 明,催化剂表面大部分Ｍｏ物种与分子筛的铝物种之间无直接相互作用,这部分Ｍｏ物 种以六配位为主,容易被还原为碳化钼活性相;与分子筛的铝物种之间存在强相互作 用的那部分 Ｍｏ物种则以四配位和五配位为主,不易被还原为碳化钼活性相,对反应不 利,硅酯修饰使六配位的Ｍｏ物种增多,减少了四配位Ｍｏ物种的生成,使催化剂的活 性有所提高,但对积炭行为影响很小．反应过程中积炭主要在分子筛的酸中心上生成． ＮＨ３－ＴＰＤ与 ＴＰＯ结果表明,在ＭＯ／ＨＺＳＭ－５的酸中心上主要生成两类不同Ｈ／Ｃ比     

载钴分子筛的XPS研究

借助XPS技术研究了浸渍法得到的3种载钴分子筛Co/HY、Co/ZSM-5和Co/HA的表面状态和组成.结果表明,这些分子筛的表面深处都有难被还原的类CoAl₂O₄物种存在,而易被还原的钴羟基化合物覆盖于分子筛的表面.空气焙烧加快了类CoAl₂O₄物种的生成.用H₂还原实验考察了3种载钴分子筛上钴物种与分子筛之间相互作用的程度.     

Mo/HZSM-5丙烷芳构化催化性能及其吸附量热的研究

采用等量浸渍法制得一系列不同担载量的Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５催化剂,运用ＸＲＤ和ＦＴＩＲ方法考察了Ｍｏ物种在催化剂表面的分散状态,首次采用微分吸一热技术对Ｍｏ／ＨｚＳＭ－５催化剂的表面酸性进行表征。同时研究了催化剂对丙烷芳构化的反应活性。结果表明：对于担载Ｍｏ的ＨＺＳＭ－５分子筛催化剂,Ｍｏ物种在ＨＺＳＭ－５分子筛表面上顺序为ＨＺＳＭ－５〉１％Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５〉２％Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５分子筛本身表面的酸     

甲烷无氧芳构化催化剂的活性相生成研究

利用在线质谱分析检测了在各种催化剂上甲烷的程序升温表面反应(TPSR)过程中不同物种的行为.结果表明,MoO₃向Mo₂C的转变阻碍了甲烷的活化及其芳构化.如果这个转变过程在TPSR反应前发生,甲烷活化和苯生成的温度将大大降低(分别为760K和847K).通过比较担载在不同分子筛上钼物种的催化行为发现,甲烷的初始活化是这个反应速率的决定步骤.只有具备合适的钼价态,Bro-nsted酸性以及特殊的分子筛孔道结构的催化剂才能使甲烷芳构化反应高效进行.     

Mo/HZSM-5上甲烷芳构化的诱导期钼物种的部分还原和碳物种的沉积

在无氧条件下,Mo/HZSM-5催化剂表现出良好的催化甲烷芳构化性能.采用脉冲反应,TPSR,TPR,UV Raman,XRD和BET等手段研究了反应的诱导期.BET和XRD结果表明,钼物种较好地分散于分子筛的外表面和孔道内.TPSR和TPR结果表明,在苯产生之前催化剂上至少有两种不同形式的高价钼物种被部分还原.参照MoO3/Al2O3的TPR结果,认为这两种高价钼物种可能是以多聚酸盐和微晶形式存在的MoO3.UV Raman光谱表明,催化剂表面确实存在八面体配位的多聚酸盐铝物种;而XRD没有检测到微晶铝物种的存在.脉冲反应结果表明,预还原可以缩短反应诱导期,而某种类型积碳的存在对缩短反应诱导期更为有利.根据以上结果,认为诱导期是反应活性相逐渐形成的过程,包括高价钼物种的部分还原和碳物种的沉积,而后者可能对反应更为重要.     

预处理条件对Mo／HZSM—5催化剂上丙烷芳构化的影响

采用浸渍法制备了Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５ 分子筛催化剂,考察了Ｈ２ 、Ｎ２ 、空气预处理对催化剂丙烷芳构化活性的影响。在相同处理条件下,空气气氛更有利于提高催化剂的丙烷芳构化活性。在空气焙烧过程中,氧化钼物种向分子筛内表面分散。在Ｈ２ 还原处理过程中,表面钼物种部分被还原为Ｍｏ４ ＋ 。随还原时间延长,催化剂芳构化活性升高,同时发生少量Ｍｏ 物种向分子筛孔道内迁移     

Fe—ZSM—5分子筛中Fe的化学环境研究

本文应用ＥＳＲ、ＸＰＳ、ＤＲＳ、Ｍｏｓｓｂａｕｅｒ谱和首次运用ＴＰＲ技术结合ＸＰＳ、ＸＲＤ对Ｆｅ－ＺＳＭ－５中Ｆｅ的化学环境进行了研究。结果表明，碱性介质条件下合成的Ｆｅ－ＺＳＭ－５分子筛中，铁仅有一种价态Ｆｅ（Ⅲ），但却有多种存在形式。非骨架Ｆｅ（Ⅲ）包括分子筛孔道内及外表面上沉积的氧化铁；骨架Ｆｅ至少有两种状态，即骨架不饱和配位Ｆｅ（Ⅲ）和骨架畸变四配位的Ｆｅ（Ⅲ）．各种测试方法的结果表明Ｆｅ主要位于分子筛的骨架上，非骨架Ｆｅ（Ⅲ）很少．     

Ga／HZSM—5催化剂中镓的状态及其颁的XPS研究

利用ＸＰＳ技术对不同Ｇａ／ＨＺＳＭ－５镓组分的分布状态进行考察。结果表明镓与分子筛之间产生了相互作用，以活性组分和游离太镓存在，且镓呈外表面富集。还原、氧化处理对镓的状态及分布有明显的影响。关联催化活性评价结果，认为与ＨＺＳＭ－５产生相互作用的镓组分为低碳烷烃催化芳构化反应的活性物种。镓的均匀分布有利于提高催化活性。     

以Mo-EDTA为钼源直接水热合成Mo-MFI分子筛及其催化环己烯环氧化性能

环氧化物是一种重要的有机化工原料,广泛应用于合成化学、聚合物合成、食品化学、药物化学等领域中.烯烃催化环氧化反应是制备环氧化物的主要方法.一些均相钼配合物催化剂对烯烃环氧化反应表现出较好的催化性能.然而均相催化剂在实际生产中存在与产物分离困难、不易循环利用等问题.为解决上述问题,研究人员采用不同策略将各种钼配合物负载在固体载体上,制备出活性相对较高的多相钼配合物催化剂.然而,这类负载型钼配合物催化剂在以双氧水为氧化剂的反应体系中普遍存在活性组分易于流失的问题,导致催化剂的稳定性相对较差.因此,设计制备具有高活性和高稳定性的多相钼基烯烃环氧化催化剂具有重要的科学意义和实用价值.将过渡金属引入到具有MFI型拓扑结构的微孔分子筛的骨架上能够制备出具有高活性和高稳定性的杂原子分子筛催化剂.例如,采用直接水热法合成的钛硅分子筛(如TS-1)对以双氧水为氧化剂的小分子烯烃(如丙烯)环氧化反应表现出非常高的活性和稳定性.受这一研究结果启发,研究人员还开展了水热法合成Mo原子取代的MFI型分子筛(Mo-MFI).然而,由于Mo的离子半径较大(与Si相比),且合成体系中的Mo物种在碱性条件下易于发生沉淀,导致引入到分子筛骨架或孔道中的Mo含量极低.本文以Mo-EDTA配合物为钼源,四丙基氢氧化铵为模板剂,正硅酸乙酯为硅源,采用一步水热法合成了系列具有不同钼含量的Mo-MFI-n分子筛(n代表初始Si/Mo摩尔比).结合X-射线粉未衍射、红外光谱、紫外-可见吸收光谱、拉曼光谱、透射电子显微镜等表征技术对分子筛的结构、组成和Mo物种的状态进行了研究.结果表明,使用Mo-EDTA作为钼源有利于在分子筛骨架和孔道中引入更多的Mo物种;EDTA2?独特的配位能力使其在分子筛生长过程中能够有效调节Mo物种的释放率,并与硅物种缩合的速率匹配,从而使更多的Mo物种被引入到分子筛骨架中;同时也会有少量的Mo物种以骨架外Mo团簇的形式分布在分子筛的孔道内或孔口附近.通过以双氧水为氧化剂的环己烯环氧化反应考察了所制备的Mo-MFI-n催化剂的性能.经组分优化的Mo-MFI-50(初始Si/Mo摩尔比为50)催化剂能够在较温和的条件下有效地将环己烯转化为相应的环氧化物.在75℃下反应9 h后,环己烯转化率和环氧化物选择性分别高达93％和82％,性能明显优于传统水热法合成的Mo-MFI分子筛.此外,反应后的Mo-MFI-50分子筛催化剂通过简单的过滤而不需要焙烧处理就可多次重复利用,表现出较高的结构稳定性和循环性.     

分子筛稳定的孤立Mo物种催化氧化脱硫研究

本工作通过两步后合成方法，使用脱铝Si-beta分子筛和双（环戊二烯基）二氯化钼（Cp₂MoCl₂）制备了一系列Mo负载的Mo/beta分子筛材料.通过一系列谱学技术对Mo/beta进行表征分析，发现以beta分子筛为载体材料，可以将孤立的钼物种以（Si-O）₂Mo（=O）₂的形式稳定限域于BEA分子筛结构中.将所制备的Mo/beta分子筛应用于模拟柴油催化氧化脱硫（ODS）反应中，考察了不同的载体、钼负载量、温度和反应底物随着反应时间的变化，并进行典型动力学分析.源于BEA分子筛结构限域以及结构明确的孤立双氧钼物种，实验所制备的1% Mo/beta催化剂对模拟柴油中二苯并噻吩等模型杂环硫化合物表现出优异的氧化脱除效果，并成功解决了传统Mo/SiO₂催化剂钼物种流失、循环稳定性差的缺点，具有工业应用前景.     

甲烷在Mo/HZSM-5催化剂上的脱氢聚合反应

对不同Mo含量的Mo／HZSM－5催化剂的结构进行了表征，并对这些催化剂的甲烷非氧气氛下的转化反应进行了考察．催化剂的BET比表面积及酸性随Mo含量的增加而降低，当Mo含量大于5％时，Mo对ZSM－5分子筛的晶型有影响，并出现MoO3物相．甲烷在700℃时可高选择性地生成苯和乙烯，最佳Mo含量大约为2％．纯的MoO3或HZSM－5上该反应几乎不进行，因此，可能是分散的钼氧离子和分子筛的酸中心是甲烷转化的活性中心，只有二者的协同作用才能促进甲烷的转化．反应后催化剂中的钼物种被还原了．催化剂上的积炭可能是催化剂失活的主要原因之一，烧炭后催化剂活性基本恢复．     

甲烷在Mo/HZSM-5催化剂上的脱氢聚合反应

对不同Mo含量的Mo／HZSM－5催化剂的结构进行了表征，并对这些催化剂的甲烷非氧气氛下的转化反应进行了考察．催化剂的BET比表面积及酸性随Mo含量的增加而降低，当Mo含量大于5％时，Mo对ZSM－5分子筛的晶型有影响，并出现MoO3物相．甲烷在700℃时可高选择性地生成苯和乙烯，最佳Mo含量大约为2％．纯的MoO3或HZSM－5上该反应几乎不进行，因此，可能是分散的钼氧离子和分子筛的酸中心是甲烷转化的活性中心，只有二者的协同作用才能促进甲烷的转化．反应后催化剂中的钼物种被还原了．催化剂上的积炭可能是催化剂失活的主要原因之一，烧炭后催化剂活性基本恢复．     

负载型钼基催化剂上甲烷,乙烷无氧芳构化反应研究

研究了不同载体钼基催化剂上甲烷，乙烷的无氧芳构化反应。在所采用的载体中，ＨＺＳＭ－５具有最佳性能，对甲烷的芳构化反应，Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５催化剂表现出较高的活性和芳烃选择性；而Ｍｏ／Ａｌ２Ｏ３或Ｍｏ／ＳｉＯ２催化剂则相对较差。对于乙烷的反应，钼物种的存在更有利于甲烷或乙烯的生成，芳烃选择性相对较低。钼物种较强的断键能力可能是使甲烷Ｃ－Ｈ键活化的原因。     

富氧条件下甲烷还原NOxCo—ZSM—5催化剂的性能和表征

利用不同浓度和不同ＰＨ值的交换溶液，制得一系列Ｃｏ－ＺＳＭ－５催化剂，对富氧条件下催化剂甲烷选择性还原ＮＯＸ的活性进行了测定，由实验结果得知，富氧时，催化剂上氧化氮还原活性和甲烷的选择性随反应温度的变化２，分别在４４０℃和４１０℃有一极大值，应用ＩＲ、ＴＰＲ、ＸＰＳ和ＴＰＤ－ＭＳ等技术对催化剂进行了表征，观察到Ｃｏ＾２＿在ＺＳＭ－５分子筛上有两种不同落位，在Ｃｏ＾２＋离子与ＺＳＭ－５分子筛中的Ｎａ     

Zn物种对乙烯芳构化反应过程的影响（英文）

分别采用离子交换法和物理混合法制备了不同Zn含量的ZSM-5分子筛催化剂,采用X射线衍射、扫描电子显微镜、N2物理吸附、氨程序升温脱附、吡啶红外吸附光谱、紫外-可见光谱和X射线光电子能谱等技术研究了催化剂的结构、表面性质及Zn物种种类,探讨了Zn物种存在状态对乙烯芳构化反应的影响.结果表明,引入到HZSM-5中的Zn物种包括三种状态,即Zn O晶体、存在于分子筛孔道中的Zn O团簇以及Zn和分子筛质子酸中心通过固相反应生成的Zn(OH)+物种;不同的制备方法显著影响Zn物种的分布.比较了制备方法和Zn含量对ZSM-5分子筛催化剂在乙烯芳构化反应中性能的影响,发现Zn(OH)+物种是芳构化的主要活性中心,同时ZnO物种的存在有助于乙烯制芳烃反应的发生.     

Zn物种对乙烯芳构化反应过程的影响

分别采用离子交换法和物理混合法制备了不同Zn含量的ZSM-5分子筛催化剂,采用X射线衍射、扫描电子显微镜、N2物理吸附、氨程序升温脱附、吡啶红外吸附光谱、紫外-可见光谱和X射线光电子能谱等技术研究了催化剂的结构、表面性质及Zn物种种类,探讨了Zn物种存在状态对乙烯芳构化反应的影响。结果表明,引入到HZSM-5中的Zn物种包括三种状态,即ZnO晶体、存在于分子筛孔道中的ZnO团簇以及Zn和分子筛质子酸中心通过固相反应生成的Zn(OH)+物种;不同的制备方法显著影响Zn物种的分布。比较了制备方法和Zn含量对ZSM-5分子筛催化剂在乙烯芳构化反应中性能的影响,发现Zn(OH)+物种是芳构化的主要活性中心,同时ZnO物种的存在有助于乙烯制芳烃反应的发生。     

不同环大小分子筛对钼基分子筛催化剂上甲烷无氧芳构化反应的影响

 钼基分子筛催化剂，由于不同分子筛的孔道大小及孔道形状不同\r\n，对甲烷芳构化反应表现出不同的催化性能．具有8元环孔道结构的小\r\n孔ERS－7分子筛没有催化活性，说明甲烷的芳构化反应离不开分子筛孔\r\n道的择形作用，较小的孔道中不能生成苯等芳烃．具有10元环孔道结构\r\n的ZSM－5，ZSM－11和ZRP－1三种分子筛具有较好的催化性能，但由于\r\n其孔道大小及孔道形状的差别在催化行为上表现出一定的差异．具有1\r\n0元环和12元环孔道结构的MCM－22分子筛，尤其对苯等轻芳烃而言，催\r\n化性能最佳．具有12元环孔道结构的JQX－1以及中孔分子筛SBA－15，\r\n虽然具有一定的催化性能，但活性较低．研究结果表明，孔道大小与苯\r\n分子动态直径相近或孔道稍大的分子筛是催化甲烷芳构化反应的良好载\r\n体，孔道过大或过小都不利于苯和萘等芳烃的生成．     

以硅胶和三氯化钛为原料合成Ti-MCM-41分子筛 Ⅱ. Ti-MCM-41分子筛的表征

 利用N2吸附,TG－DTA,FT－IR,UV－Vis和UV－Raman光谱等技术对以硅溶胶和TiCl3水溶液为原料合成的中孔Ti－MCM－41分子筛的孔结构和钛的配位状态进行了详细的表征．N2吸附等温线表明,Ti－MCM－41分子筛的孔径比纯硅MCM－41分子筛小,钛的加入使分子筛的单胞体积大大增加,比表面积和孔壁厚度也显著增大．TG－DTA结果表明,Ti－MCM－41分子筛中存在着两种不同的模板剂键合位．FT－IR,UV－Vis及UV－Raman光谱表明,Ti原子存在于分子筛骨架中且以四面体方式配位,没有结晶状态的TiO2形成．