FAPSO-5分子筛的合成、结构及性能的研究

以三乙胺为模板剂,在HF参与下,采用水热晶化法合成了纯相的含铁的SAPO-5(FAPSO-5)分子筛.用EPMA,EPR,XPS和Mossbauer等技术对其结构进行了研究.XPS和Mossbauer等实验表明,分子筛中Fe以Fe(Ⅲ)和Fe(Ⅱ)两种价态共存.Fe在FAPSO-5分子筛中以多种状态存在:大部分Fe以FeO_4四面体形式参与了分子筛骨架的构成;部分Fe可能以氧化物或氢氧化物形式存在于分子筛空腔内;少部分Fe可能成为平衡分子筛骨架负电荷的阳离子.FAPSO-5分了筛具有良好的热稳定性和表面酸性.利用乙苯的裂解和脱氢反应考查了FAPSO-5分子筛的催化性能,表明它既有SAPO-5的裂解活性,又具有FAPO-5的脱氢活性.     

C_2H_4在Fe_3C(100)表面吸附及脱氢裂解的密度泛函理论研究（英文）

采用自旋极化密度泛函理论和周期平板模型,对C2H4在铁基费托合成催化剂活性相之一Fe3C(100)表面从热力学和动力学两个方面分析了C2H4在Fe3C(100)表面进行脱氢和裂解反应的竞争性.结果表明,C2H4在Fe3C(100)表面的μ-bridging吸附比π、di-σ吸附更加稳定;C2H4与Fe3C(100)面的相互作用导致C2H4的C原子部分发生重新杂化(sp2→sp3),使C原子呈近四面体结构.在Fe3C(100)表面C2H4易于发生脱氢反应,C–C键裂解反应不具有竞争性.亚乙烯基CCH2和乙烯基CHCH2是Fe3C(100)表面最丰的C2物种,或是C2H4参与链增长的主要单体形式.     

BEA/MOR两相共生分子筛的酸性及其催化性能

 用NH3-TPD方法研究了相同硅铝比不同相组成的BEA/MOR (β沸石与丝光沸石两相共生分子筛)样品的酸性,并考察了其对甲醇脱水制二甲醚反应的催化性能. 结果表明,不同相组成的共生分子筛样品的NH3-TPD谱中均出现两个NH3脱附峰,分别对应于NH3在沸石骨架中弱酸中心和强酸中心上的脱附. BEA/MOR的高温脱附峰温与其丝光沸石含量呈火山形曲线关系,而β沸石与丝光沸石机械混合物的高温脱附峰温与丝光沸石含量呈线性关系; 当丝光沸石相含量超过50%时, BEA/MOR强酸强度明显高于机械混合物,含丝光沸石65%的BEA/MOR样品的强酸强度最强,这表明共生分子筛与机械混合物间存在明显的区别. 用于催化甲醇脱水制二甲醚反应时, BEA/MOR样品上甲醇转化率与丝光沸石含量也呈火山形曲线关系,而机械混合物上甲醇的转化率与丝光沸石含量呈线性关系. 丝光沸石含量超过40%的BEA/MOR样品的催化活性都高于HM, 含丝光沸石65%的BEA/MOR样品活性最高. 硅铝比为11的HM虽然初活性高,但反应60 h后即很快失活,而硅铝比为53的HBEA/MOR初活性稍低,但其稳定性好.     

含有沸石结构单元体介孔材料的合成及催化性能

采用两步晶化法合成了孔壁含沸石初级结构单元的六方介孔材料,用XRD, N_2吸附－脱附,TEM,IR和NH_3TPD对样品进行了表征,考察了晶化时间、碱度、 温度和NH_4~+离子交换对样品的影响。结果表明合成的介孔材料（AlMB41）在结构 上和AlMCM-41类似,并且没有发现β沸石相的存在。样品具有较高的热稳定性。氢 型AlMB41用有强酸位,在催化异丙苯裂解和2,4－二叔丁基苯酚与叔丁醇的烷基化 反应中,其催化活性明显高于常规法合成的AlMCM-41。     

乙苯脱氢与逆水煤气变换偶合反应的铁/活性炭催化剂研究

 研究了活性炭负载的Fe催化剂在乙苯脱氢与逆水煤气变换偶合反应中的催化活性,考察了催化剂中的铁物相,添加Li,Na和K等碱金属以及CO2对催化活性的影响. 实验表明, Fe3O4可能是偶合反应的活性相. 在CO2气氛中,适当还原度的、经碱金属元素调变后的Fe/AC的催化活性较好,苯乙烯的选择性明显提高. 以NH3和CO2为探针分子,运用微分吸附量热技术表征了催化剂的表面酸碱性质. 结果表明,活性炭表面具有较多的弱酸位. 担载铁后,NH3的起始吸附热为96 kJ/mol, 吸附饱和覆盖度为112 μmol/g, 说明Fe/AC表面具有酸性; CO2的起始吸附热为72 kJ/mol, 吸附饱和覆盖度为7 μmol/g, 表明催化剂表面也有少量的碱位. 碱金属元素的加入减弱了Fe/AC催化剂表面上的酸强度,同时产生了一定量的碱性位,因而显著提高了苯乙烯的选择性. CO2的作用是及时除去脱氢反应产生的H2, 促进乙苯脱氢生成苯乙烯,并抑制乙苯的加氢裂解.     

Fe离子不同形态诱导血清蛋白质分子别构效应的比较分析研究

通过紫外差谱方法研究金属Fe离子不同形态与不同类别血清白蛋白分子的别构效应,并比较分析分子作用机理.考察氧介导条件对Fe离子不同形态分别与人血清白蛋白(Human serum albumin,HSA)、牛血清白蛋白(Bovine serum albumin,BSA)别构效应的影响,建立定量模型方程.结果表明,Fe离子不同形态与血清白蛋白结合反应体系中存在Fe(Ⅱ)-HSA/BSA～Fe(Ⅲ)-HSA/BSA的动态平衡,Fe(Ⅱ)-HSA/BSA～Fe(Ⅲ)-HSA/BSA电子转移效应是别构效应的关键影响因素,导致Fe离子不同形态与血清白蛋白结合反应的别构效应迥异,呈现形态显著性差异.氧介导及无氧条件下的Fe(Ⅱ)-HSA/BSA～Fe(Ⅲ)-HSA/BSA电子转移效应机理不同.无氧条件下,Fe(Ⅲ)与血清白蛋白的相互作用遵循动力学一级反应规律,计算得到结合反应体系的速率常数k及自由能变ΔG≠.     

纳米HZSM-5沸石酸度的调节及对液化气裂解反应的影响

通过对纳米HZSM-5沸石进行钠离子浸渍改性和在小型常压固定床反应器中开展碳四液化气催化裂解制丙烯反应研究,探讨了催化剂酸度对反应选择性的影响.结果表明,钠离子改性能够选择性地去除纳米HZSM-5沸石表面的强酸中心,而对弱酸中心则基本无影响.在用钠离子改性基本上消除催化剂强酸中心的情况下,混合碳四液化气的催化裂解反应主要发生在丁烯分子上,丙烯的最高选择性可达60%,丙烯和乙烯的总选择性可达80%.     

丝光沸石孔口改性及对反应对位选择性的影响

详细研究了用Si(OCH_3)_4化学蒸气沉积法(C.V.D.)精细调节丝光沸石孔口尺寸的方法，制备了一系列孔口尺寸不同的SiHM沸石，并对这些样品的吸附性能、酸性质和择形催化作用进行了考察．结果表明，通过Si(OCH_3)_4C.V.D．方法制备的孔口尺寸各异的SiHM沸石，内表面酸性质保持不变；将其用于甲苯歧化反应，对位选择性明显增加，在相近转化率条件下，二甲苯产物中对二甲苯的摩尔分数可提高到0.40以上；但对邻二甲苯异构化反应，由于反应不是单纯由反应产物扩散控制，它们的对位选择性并无明显改善．     

Fe2O3改性NaY沸石上吡咯烷亚硝胺的降解

 采用程序升温表面反应（TPSR），NH3－TPD，TG－MS和脉冲催化反应等手段研究了吡咯烷亚硝胺（NPYR）在Fe2O3改性NaY沸石上的催化降解．结果表明，用微波辐射、浸渍或焙烧等不同方法制备的改性沸石对NPYR降解的催化性能各不相同，以浸渍法制备的样品活性最高，但该样品对降解产物NO2的吸附作用较弱．在NPYR的降解反应中，Fe2O3改性NaY沸石上的Fe向沸石外表面迁移和富集，覆盖了沸石表面的铝，使催化剂表现出Fe2O3的性质．     

γ-Al_2O_3负载Cr促进SO_4~(-2)/ZrO_2固体超强酸研究

将 Cr促进的 SO2 - 4 /Zr O2 ( SZ)固体超强酸 Cr-SZ负载于 γ-Al2 O3载体上 ,制成 Cr-SZ/Al2 O3系列固体超强酸 ,利用探针反应考察了其超强酸性、中强酸性和弱酸性的变化情况 .详细研究了样品的比表面、硫含量、 Zr O2 晶化情况及正丁烷低温异构化反应活性 .结果发现 ,负载后部分 Cr-SZ的正丁烷低温异构化反应活性显著提高 .含铬样品酸强度和脱氢性能的增强对其正丁烷异构化反应活性的提高均有贡献 .样品酸性和脱氢性之间的合适匹配使 Cr-SZ/Al2 O3显示出很高的正丁烷异构化反应活性 .     

丁烯催化裂解反应中的C-H键型副反应和化学平衡问题

用小型固定床反应器以及氨气程序升温脱附(NH<,3>-TPD)和吡啶吸附红外光谱(Py-IR)研究了醚后碳四液化气中的丁烯在改性纳米ZSM-5沸石催化剂上的催化裂解反应.结果表明,丁烯催化裂解反应的丙烯选择性主要受氢转移和脱氢反应制约.这些C-H键型反应生成烷烃和芳烃副产物,并导致催化剂积炭.低温有利于氢转移(尤其异丁...     

用TPD、TPSR研究苯、丙烯和异丙苯在Hβ沸石上的吸附和脱附行为

用程序升温脱附(TPD)和程序升温表面反应(TPSR)技术研究了苯,丙烯和异丙苯在Hβ沸石上的吸附和脱附行为。结果表明,苯的脱附峰为一单峰,T_M值为260℃。在TPSR过程中,丙烯和异丙苯在Hβ沸石上分别发生聚合和裂解反应。用氨中毒法研究表明,强酸中心对聚合和裂解反应影响明显。文中讨论苯在Hβ沸石上的吸附模型和改进催化剂稳定性的可能途径。     

ZSM—11型沸石的晶粒大小对催化反应的影响

考察了HZSM-11型沸石晶粒大小对甲苯乙基化,二甲苯异构化、甲苯歧化等反应的活性及选择性以及对正己烷裂解反应活性的影响。发现小晶粒样品对提高芳烃的反应活性有利,而大晶粒对选择性有利,对正己烷裂解活性则相反。发现这种差异与样品的酸量大小无关,而与其晶内扩散阻力有很大关系。这仍是因不同晶粒大小样品的微孔长度不同所引起的结果。     

异丁烷脱氢催化剂的研究

本文对异丁烷脱氢反应制异丁烯过程催化剂体系及其反应机理进行了述评,指出异丁烷脱氢依然是最有潜力的转化途径,但非贵金属高效催化剂的研制是其关键.详细总 结了不同载体和助剂对脱氢反应的影响,尤其是载体和助剂的酸碱性以及载体的孔结构.弱 酸中心有利于异丁烷脱氢反应的发生,较小的孔结构能提高反应的选择性.催化剂的抗积炭 性能研究表明: 载体表面的弱酸位和活性组分在表面的高分散度以及碱性助剂的加入,有 利于提高催化剂的抗积炭性能.对异丁烷的脱氢反应机理的研究进行了阐述.     

陈化温度和Fe/Zr配比对SO42-/Fe2O3-ZrO2固体超强酸结构与性能的影响

用低温陈化法制备了SO42-/Fe2O3-ZrO2(简称SFZ)固体超强酸催化剂,用红外光谱(IR)和X光衍射(XRD)对其结构进行了表征,并考察了它对合成癸二酸二正丁酯的催化性能.IR谱显示,低温陈化的SFZ样品在1070 cm-1处吸收峰远强于常温陈化样品.XRD分析则显示,在焙烧温度为650℃、 Fe/Zr为2 ∶ 1时,低温陈化的样品出现了亚稳态的ZrO2四方晶相.该样品在催化酯化反应中使产率达90%以上,高于常温陈化样品的30%.研究结果表明: 在其他条件不变时,低温陈化所出现的亚稳态的ZrO2四方晶相是表面酸性和催化活性增加的微观原因.     

原位红外光谱法研究脱铝Y型沸石表面羟基及异丙苯裂解反应

本文用原位红外光谱法, 以自行设计的红外池, 采用流动体系研究了NH4Y及用EDTA配位脱铝的Y型沸石上的表面羟基, 苯及异丙苯在不同温度下的吸附, 以及用脉冲进样原位红外研究了异丙苯裂解反应。发现在脱铝Y型沸石(DAIY)中除Y型沸石有的3620和3535cm^-^1表面羟基峰外, 在3724cm^-^1处又出现一个与脱铝“空穴"Si-OH有关的吸收峰, 且此峰随脱铝量增加而增加, 脱氨过程的研究表明超笼中羟基具有酸性, 苯及异丙苯Y型或DNIY型沸石上均与超笼中羟基作用。在360℃时异丙苯裂解反应的活性中心主要是超笼中羟基, 催化剂失活主要是由于炭沉积在活性位上所致。     

n‐Butane Monomolecular Cracking on Acidic Zeolites: A Density Functional Study

采用5T簇模型,利用密度泛函理论在B3LYP/6-311+G(3df,2p)//B3LYP/6-31G(d)水平下研究正丁烷在酸性分子筛上的单分子催化裂解反应。本文重点详细研究了正丁烷在分子筛表面不同C位的脱氢反应。在B3LYP/6-311+G(3df,2p)//B3LYP/6-31G(d)水平下计算所得第一和第二位C-C键裂解的活化能垒分别为 238、217 kJ/mol。而第一第二序位脱氢反应能垒分别为296、242 kJ/mol。正丁烷不同序位脱氢反应的活化能垒相差54 kJ/mol。从计算结果可以看出,正丁烷在分子筛上催化裂解脱氢反应优先发生在第二位C原子上。此外,本文还讨论了簇模型结构与酸性的关系,结果显示改变封端Si-H键的键长的方法可以用来模拟分子筛酸性变化。最后研究了分子筛酸性变化与正丁烷催化裂解反应能垒的关系。     

NixB/沸石催化剂的分散性和反应性

用晶内形成法制备了Ni_xB/沸石催化剂,用饱和氢化学吸附法结合TEM方法考察了负载金属的分散性,并研究了其己环烷脱氢反应性。结果表明,Ni_xB/沸石样品上负载金属的分散性高,金属粒径分布也相对集中;金属负载量、载体结构和性质以及Ni_xB的制备条件对负载金属的分散性有明显影响。Ni_xB/沸石样品呈现较好的环己烷脱氢反应性。     

Al促进SO~4^2^-/M~xO~y(M=Zr, Ti, Fe)固体强酸的研究

合成与表征了三个系列的Al促进固体强酸样品,并研究了对甲苯的苯甲酰化反应性能.实验表明,SO_4~(2-)/ZrO_2,SO_4~(2-)/TiO_2和SO_4~(2-)/Fe_2O_3中引入适量的Al_2O_3,有助于稳定样品表面的含硫物种,增加样品表面的有效酸位,提高样品的强酸性和对甲苯的苯甲酰化的反应活性.NH_3吸附微量热结果表明,Al促进样品的强酸性和催化活性的显著提高是由于样品表面的酸位强度分布发生了变化,有利于正丁烷异构化反应和苯甲酰化反应的中强酸位和强酸位的酸量显著增加.     

介孔ZSM-5沸石微球催化剂上萘的苄基化反应

以有机硅烷化的二氧化硅为硅源,制备了由纳米粒子聚集而成的、具有晶间和晶内介孔的微球状ZSM-5(MMZ-5)沸石.通过吡啶(Py)和2,6-二叔丁基吡啶(DTBPy)在介孔沸石表面吸附的原位红外测试,对其酸性进行了表征.与微孔ZSM-5沸石相比,MMZ-5沸石上的Lewis酸位和总酸位增加,特别是探针大分子DTBPy(动力学直径约为1.05 nm)可及的Br?nsted酸位显著提高.萘在MMZ-5沸石上的苄基化催化结果表明,反应发生在拥有大量活性位的沸石外表面,大的沸石外表面为该催化反应提供了作用空间,从而提高了沸石活性位的有效利用率,使MMZ-5沸石上萘的苄基化反应活性显著提高,能够生成大分子产物一苄基萘和二苄基萘;其中,一苄基萘的选择性约为79%,且随着反应时间的延长,MMZ-5沸石大的晶内介孔(3-5 nm)为反应提供了有效反应空间,促进一苄基萘向二苄基萘转化.异构体α-一苄基萘和β-一苄基萘的摩尔比值约为83:17,该值不随着温度和转化率的变化而改变.