极浓体系下纳米级ZSM-5分子筛的合成

在以粗孔硅胶为硅源的极浓合成体系中,合成出纳米级ZSM-5分子筛,采用XRD、SEM、NH3-TPD和N2吸附-脱附等方法对其进行表征,考察了水量、模板剂用量和碱度对合成的ZSM-5分子筛的相对结晶度、晶化速率、形貌和酸性分布的影响。实验结果表明,在极浓合成体系(n(H2O)∶n(Si O2)=5~12)中,低水量下易于合成纳米级ZSM-5分子筛,且在一定范围内,随水量的减少,ZSM-5分子筛的酸性下降,晶化速率加快;ZSM-5分子筛的晶粒平均尺寸随模板剂用量的增加而减小,模板剂用量对ZSM-5分子筛的酸性和晶化速率的影响不明显;碱度对ZSM-5分子筛相对结晶度的影响较小,是调整分子筛粒径的重要手段,在一定范围内,碱度增加,合成的ZSM-5分子筛的晶化速率加快,酸量减少。     

合成原料,添加剂及模板剂对Ti—SiZSM—5分子筛合成的影响

在廉价原料水热合成体系中,研究了硅源（工业硅溶胶）、模板剂（无机钛源和廉价有机胺）及杂质对Ｔｉ－ＳｉＺＳＭ－５分子筛合成的影响。结果表明,硅溶胶聚合度低、胶料小、Ｎａ＾含量低时,合成的Ｔｉ－ＳｉＺＳＭ－５分子筛结晶度高,晶粒均匀,有利于Ｔｉ进入分子筛骨架;用无机钛ＴｉＯ（Ｈ２Ｏ２）＾２＋溶液用Ｔｉ（ＯＣ４Ｈ９）４有机钛 样,可合成出高昌度的Ｔｉ－ＳｉＺＳＭ－５分子筛,Ｔｉ易进入分子筛骨架;在合成凝     

高浓度快速合成ZSM-5沸石

采用传统的水热合成法,以硅溶胶为硅源,硫酸铝为铝源,以商品ZSM-5沸石为晶种,乙胺(EA)为模板剂,在较高的浓度下(n(H2O)/n(Al2O3)=300),利用沸石晶种与短链有机胺模板剂的协同增效作用,成功地快速合成了ZSM-5沸石.考察了晶化温度、晶化时间、碱度、水用量以及物料的混合方式等对合成样品性能的影响,并讨论了晶种与模板剂在晶化过程中的作用.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等技术对所合成样品进行了表征.结果表明,合成体系物料组成为n(Na2O):n(Al2O3):n(SiO2):n(H2O):n(EA)=3:1 :30:300 :5;晶种加入量占体系中固态氧化物总质量的1%时.于180℃晶化1 h,即可制得具有很好结晶度的ZSM-5沸石,而且样品的产率高,物料的混合方式对所合成样品的形貌有着较大影响.     

双模板剂气相转移法合成杂原子磷铝分子筛

采用气相转移法、用双模板剂(即在制备干胶的过程中加入不易挥发的三乙醇胺、在液相中加入易挥发的三乙胺)合成了杂原子磷铝分子筛MeAPO-5(Me=Cr,Fe,Ni,Mn,Cu)。考察了有机胺模板剂的加入方式、干胶中金属含量对合成MeAPO-5分子筛的影响。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、等离子发射光谱、BET比表面积和热重分析等方法对合成产物进行了表征。表征结果显示,合成产物均具有AFI结构,为MeAPO-5分子筛;用双模板剂合成的MeAPO-5分子筛的结晶度高于用单模板剂合成的MeAPO-5分子筛。干胶中的n(MeO):n(Al2O3)=0.10～0.20时,有利于合成结晶度高的MeAPO-5分子筛及过渡金属杂原子进入磷铝分子筛的骨架。     

用DPA和/或DIPA模板剂合成SAPO-11分子筛

分别采用二正丙胺（DPA）、二异丙胺（DIPA）或其混合物为模板剂，在Al2O3-P2O5-SiO2-R（有机胺）－H2O体系中合成SAPO－11分子筛。结果表明，双胺法（两种胺的混合物为模板剂）合成能有效地避免单胺法（单一模板剂）合成中易出现SAPO－5、SAPO－31杂晶的问题。晶化产物的相对结晶度随模板剂组成的变化呈波形变化，当ω（DPA）分别为40％、60％时，合成产物的相对结晶度出现极大值；当ω（DPA）分别为33％、45％时，相对结晶度出现极小值。这种结晶度的变化受晶化温度的影响不显著，但随凝胶中n(SiO2)/n(Al2O3）的变化而有所不同。     

晶种法合成ZSM-5分子筛规律的研究

以水玻璃为硅源,采用晶种替代有机模板剂在水热条件下合成ZSM-5分子筛。考察晶化温度、晶化时间、水硅比及合成凝胶pH值对ZSM-5分子筛相对结晶度的影响,结果表明,在无机体系中,当水硅摩尔比[n(H2O)/n(SiO2)]为18时,合成ZSM-5分子筛的最佳条件为：晶化时间10～13 h,晶化温度180 ℃,凝胶pH值控制在9左右。采用XRD、SEM等方法对采用晶种和引入有机模板剂正丁胺两种方法合成的ZSM-5分子筛样品进行表征,并以大庆VGO为原料,在重油微反装置上对分子筛进行催化性能评价,结果表明：在原料配比相同的情况下,两种方法合成的ZSM-5分子筛样品的结晶度、晶体形貌都相差不大,且具有较高的结晶度;两种方法合成的ZSM-5分子筛的催化性能差别不大。     

无模板一段晶化法ZSM-5分子筛的制备与表征

无模板水热体系中,在摩尔组成12Na2O:(80、100)SiO2:2Al2O3:2500H2O条件下,室温动态老化24h后180℃晶化24~48h,成功制得ZSM-5分子筛,采用XRD和SEM等手段考察分子筛的结晶度和表观形貌随晶化时间的变化规律。结果表明,在硅铝比为40~50条件下,随晶化时间的延长,分子筛经历了从无定形前驱体、菜花状层片结构和结晶度较高的蛹状大单晶(20μm×10μm)等晶化阶段;采用Py-IR对比考察有机胺体系商品ZSM-5分子筛与本实验无模板ZSM-5的酸性,结果表明,无模板一段晶化法制得的ZSM-5分子筛B、L酸量较大,B/L比值较低。     

MCM-22/ZSM-35共结晶分子筛的合成

以HMI(六亚甲基亚胺)为模板剂对MCM-22/ZSM-35共结晶分子筛的合成条件进行了优化.在优化的合成条件下,采用X光粉末衍射(XRD)、动态光散射(DLA)和扫描电镜(SEM)手段对MCM-22向ZSM-35的转晶过程进行了研究.结果表明,晶化温度为174℃,SiO2/Al2O3=25,Na2O/SiO2=0.11,HMI/SiO2=0.35,H2O/SiO2=45条件下,可合成MCM-22/ZSM-35共结晶分子筛,其中ZSM-35晶相的含量可通过控制晶化时间调节.     

纳米NaY分子筛的合成优化

以工业级水玻璃为硅源,在无模板剂、无导向剂、无添加剂的条件下,成功地合成了粒径小于100 nm的NaY分子筛,并采用XRD、FT IR、SEM、粒度分析、N2吸附 脱附、ICP、29Si和27Al NMR等手段对其进行表征。考察了合成体系中n(Na2O)/n(Al2O3)、n(H2O)/n(Al2O3)及初始凝胶陈化温度与陈化时间对NaY分子筛晶粒大小的影响,并与常规工业NaY进行比较。结果表明,增大n(Na2O)/n(Al2O3),有利于减小NaY分子筛的晶粒尺寸,但同时也降低了其 相对结晶度,当n(Na2O)/n(Al2O3)大于17时,导致NaY分子筛向P型分子筛转变;降低n(H2O)/n(Al2O3),有利于生成小晶粒NaY分子筛,但当n(H2O)/n(Al2O3)低于240时,就会出现P型杂晶。NaY分子筛的平均粒径随着初始凝胶陈化温度的升高而减小,但当陈化温度达到70℃时, 得到P型分子筛产物;随着初始凝胶陈化时间的延长,NaY分子筛的粒径逐渐变小,陈化时间长于5 h时,就会出现P型杂晶。在n(Na2O)/n(Al2O3)为16、n(H2O)/n(Al2O3)为360、65℃陈化4 h的优化合成条件下,合成了平均粒径在80 nm左右且粒度分布较窄的NaY分子筛,其骨架nSi/nAl=218。     

合成条件对CeAPO-5型分子筛结构的影响

在不添加HF的基础上,使用水热法合成了CeAPO-5分子筛。借助X射线荧光光谱、N2吸附-脱附等温线、X射线衍射谱、27Al的核磁共振谱等表征手段,分别考察了成胶方式、铝源及模板剂种类、原料中模板剂、CeO2和H2O的加入量等合成条件对分子筛结构的影响。采用将铝源加入到磷酸水溶液中的成胶方式,以V250粉为铝源、三乙胺（Et3N）为模板剂,当原料n(Al2O3)/n(P2O5)=0.98,n(Et3N)/n(P2O5)=2.0,n(CeO2)/n(P2O5)=0.06,n(H2O)/n(P2O5)=50时,制备的CeAPO-5分子筛的相对结晶度达到99.4%。     

以de-[B]ZSM-5为母体的钛硅沸石Ti-SiZSM-5合成

以经过预先处理的ＢＺＳＭ－５为母体，采用气固相同晶取代方法制备Ｔｉ－ＳｉＺＳＭ－５沸石。研究处理方法对母体影响发现，单纯焙烧ＢＺＳＭ－５，由于非骨架Ｂ的产生及Ｎａ＋的驻留，Ｔｉ同晶取代难以发生；若进一步以ＨＣｌ处理，则不仅能将非骨架Ｂ及Ｎａ＋从沸石内部交换出来，还能起到深度脱Ｂ作用，为Ｔｉ的补入提供更多的活性位置，大幅提高取代效率。同时，温度也是影响取代效果的重要因素。以环己酮氨氧化为探针反应研究诸样品性能，发现以ｄｅ－［Ｂ］ＺＳＭ－５为母体，较高温度下制备的Ｔｉ－ＳｉＺＳＭ－５更具催化活性；沸石中Ｓｉ—ＯＨ的存在有利于反应中间物的吸附并提高环己酮转化率。     

在己二胺体系中Ti—ZSM—5沸石的合成因素研究

在１，６－己二胺体系和四丙基氢氧化铵体系中分别合成了Ｔｉ－ＺＳＭ－５沸石，并进行了比较。在ＨＤＡ体系中，考察了合成加料顺序，不同成胶过程。双氧水用量，异丙醇用量及加入三乙醇胺等因素对合成Ｔｉ－ＺＳＭ－５沸石的影响。结果表明，这些因素对合成Ｔｉ－ＺＳＭ－５沸石的影响很大，适的加料顺序，双氧水用量，异丙醇用量及加热成胶有利于Ｔｉ－ＺＳＭ－５沸石的合成；     

不同廉价模板剂合成的Ti—ZSM—5分子筛结构与性能

对不同廉价模板剂合成的Ｔｉ－ＺＳＭ－５分子筛的结构与性能进行了表征，ＸＲＤ，ＩＲ和ＳＥＭ分析表明，在四乙基溴化铵，１，６－己二胺，正丁胺，四丙基氢氧化铵４种模板剂体系中合成的Ｔｉ－ＺＳＭ－５分子筛，钛均进入了分子筛骨架，ＮＨ３－ＴＰＤ测定表明，Ｔｉ－ＺＳＭ－５分子筛只有Ｌ酸中心，且酸性弱，Ｔｉ－ＺＳＭ－５分子筛具有憎水性和良好的热稳定性。     

合成条件对ZSM-35分子筛结构和形貌的影响

分别以乙二胺、环己胺和吡咯烷为模板剂,采用静态水热晶化法合成ZSM-35分子筛。通过XRD、SEM、低温N2吸脱附手段对分子筛的晶体结构、形貌和孔结构进行表征,对加料顺序、碱度、晶化温度和时间以及模板剂种类等影响分子筛合成的因素进行考察。结果表明：ZSM-35分子筛需在较强的碱性条件下合成,晶化温度为170 ℃时得到的分子筛样品结晶度较好,晶化时间适当延长有利于晶体的生长;模板剂种类对分子筛的形貌和粒径有较大影响,采用吡咯烷作模板剂在相同条件下得到的分子筛粒径最小,同时采用乙二胺和环己胺作模板剂时,得到了片状且分散较好的小粒径晶体。     

钛硅ZSM—5分子筛的合成与表征

采用水热晶化法，利用比较廉价的正丁胺为模板剂合成出Ｔｉ－ＺＳＭ－５型分子筛，探讨了它的合成影响因素，利用ＸＲＤ、ＳＥＭ、ＩＲ等方法对Ｔｉ－ＺＳＭ－５分子筛的结构作了表片，结果表明钛已进入分子筛骨架。     

Study on Preparation and Application of Ti／Si Complex Zeolite

A Ti/Si complex zeolite has been prepared. X-ray diffraction and infrared spectrometry study has shown that two structures, namely the ZSM-5 and MCM-41, exist in the sample. BET tests have revealed that the complex zeolite contains regular mesopores of 2.6 nm. Ultraviolet spectrometry analysis has shown that the Ti species exist in the zeolite skeleton in the form of tetra-coordinate valence. The Ti/Si complex zeolite (TS-1/Ti-MCM-41) has apparently improved catalytic activity with respect to the macromolecular organic compound oxidation as compared to individual components of either Ti or Si containing zeolites (TS-1 and Ti-MCM-41).     

Effect of synthesis conditions on the properties of nanocrystalline faujasites

The effect of crystallization parameters on the properties of nanocrystalline zeolites Y has been studied to optimize the synthesis conditions. Zeolites Y are prepared by the three-stage hydrothermal crystallization with a gradual rise in synthesis temperature from room temperature to 60°C using the Na₂O/SiO₂ ratio in the reaction mixture and the number and duration of individual synthesis stages as variable synthesis parameters. It has been shown that an increase in the Na₂O/SiO₂ molar ratio in the reaction mixture above 9.6 leads to a change in the crystallization selectivity and causes formation of zeolite X with a crystal size of 200 nm as a crystalline product. An increase in the duration of the synthesis stage at 60°C is accompanied by increase in the crystal size and entails formation of an analcime impurity phase. A decrease in the duration of reaction mixture aging stages at 25 and 38°C leads to an increase in the zeolite Y nanocrystal sizes and a decrease in the crystalline product yield. It has been found that a pure zeolite Y phase with a nanocrystal size of 320–350 nm and a SiO₂/Al₂O₃ ratio of 3.6–4.2 is formed during the three-stage synthesis from a (7.2–9.6)Na₂O · Al₂O₃ · 14.4 SiO₂ · 290 H₂O reaction mixture with a yield of 0.60–0.88 g/g of reaction mixture.     

沸石分子筛技术展望

近年来国内外沸石分子筛技术发展很快,重点介绍几种新型沸石分子筛技术,ＺＳＭ－５分子筛的改进,ＭＣＭ－４１大孔分子筛、沸石分子筛膜、磷硅铝分子筛及硅钛分子筛、阐述国内研究和开发新型分子技术的方向。     

以SAPO-34为原料直接合成小晶粒PZSM-5及其甲醇转化催化性能

以模拟的甲醇转化制烯烃(MTO)废弃催化剂SAPO-34分子筛为铝源和磷源,通过补加硅源(硅溶胶)和模板剂(四丙基氢氧化铵),直接合成具有高品质小晶粒PZSM-5分子筛。采用XRD、FT-IR 和 SEM对合成样品进行了表征,并将其作为催化剂用于甲醇转化制丙烯反应(MTP)。考察了SAPO-34分子筛用量对PZSM-5分子筛结构、粒径大小、形貌和甲醇转化制烯烃催化性能的影响。结果显示,随着SAPO-34分子筛用量减小,合成的PZSM-5分子筛结晶度逐渐升高、粒径逐渐减小;小晶粒PZSM-5分子筛对甲醇的转化率为100%,产物中丙烯和乙烯的质量分数分别为42.17%、5.87%,二者的质量比为7.18。     

甲醇转化制丙烯技术进展

简要介绍了丙烯的产需状况和新的丙烯生产技术的开发情况,综述了用于甲醇转化制丙烯的 ZSM-5分子筛催化剂的研究进展,重点介绍了 ZSM-5分了筛的晶粒尺寸、硅铝比和改性方法(磷改性、水热处理和碱土金属改性等)对其催化性能的影响。ZSM-5分了筛晶粒尺寸减小,有利于丙烯的扩散从而使丙烯的收率提高;合适的硅铝比以及适当的化学改性可有效调节 ZSM-5分子筛的表面酸性和孔径大小,提高丙烯的选择性和催化剂的稳定性。