不同晶体形貌SAPO-34分子筛合成方法研究进展

SAPO-34分子筛催化MTO反应时,其催化活性和催化寿命受其形貌结构、硅铝比、酸中心强度和数量等多种因素的影响,其晶粒大小和晶体形貌结构的不同能够改变SAPO-34分子筛的比表面积和稳定性,能够影响原料和产物分子的扩散路径、扩散速度和停留时间以及反应传热效率等,从而影响积碳的生成和催化活性。综述了近年来不同晶体形貌结构SAPO-34分子筛的合成及控制方法,包括纳米SAPO-34分子筛、多级孔结构及其他形貌的SAPO-34分子筛的合成方法及在MTO反应中的应用,并对未来SAPO-34分子筛的发展方向进行了展望。     

不同晶体形貌SAPO-34分子筛合成方法研究进展

SAPO-34分子筛催化MTO反应时,其催化活性和催化寿命受其形貌结构、硅铝比、酸中心强度和数量等多种因素的影响,其晶粒大小和晶体形貌结构的不同能够改变SAPO-34分子筛的比表面积和稳定性,能够影响原料和产物分子的扩散路径、扩散速度和停留时间以及反应传热效率等,从而影响积碳的生成和催化活性。综述了近年来不同晶体形貌结构SAPO-34分子筛的合成及控制方法,包括纳米SAPO-34分子筛、多级孔结构及其他形貌的SAPO-34分子筛的合成方法及在MTO反应中的应用,并对未来SAPO-34分子筛的发展方向进行了展望。     

醇对水热合成SAPO-56分子筛的影响

分别以甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、异丙醇和乙二醇替代部分水,采用静态水热法合成SAPO-56分子筛,考察了不同醇及醇替代量对产物纯度和形貌的影响。结果表明,甲醇强烈影响SAPO-56分子筛的合成,甲醇替代水12.5%以上产物为SAPO-20分子筛。丙醇替代水12.5%即有相当量的SAPO-17杂晶生成,进一步增加丙醇逐步生成SAPO-17、SAPO-41和SAPO-20等杂晶。乙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇替代水12.5%仍可合成较纯净的SAPO-56分子筛。随着反应体系中醇替代量的增加,同样逐步生成SAPO-17、SAPO-41和SAPO-20等杂晶。添加醇对SAPO-56分子筛的形貌也有很大影响,通常产物会由六方片状变成较厚的切顶六方双锥或六方双锥。     

醇对水热合成SAPO-56分子筛的影响

分别以甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、异丙醇和乙二醇替代部分水,采用静态水热法合成SAPO-56分子筛,考察了不同醇及醇替代量对产物纯度和形貌的影响。结果表明,甲醇强烈影响SAPO-56分子筛的合成,甲醇替代水12.5%以上产物为SAPO-20分子筛。丙醇替代水12.5%即有相当量的SAPO-17杂晶生成,进一步增加丙醇逐步生成SAPO-17、SAPO-41和SAPO-20等杂晶。乙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇替代水12.5%仍可合成较纯净的SAPO-56分子筛。随着反应体系中醇替代量的增加,同样逐步生成SAPO-17、SAPO-41和SAPO-20等杂晶。添加醇对SAPO-56分子筛的形貌也有很大影响,通常产物会由六方片状变成较厚的切顶六方双锥或六方双锥。     

微波离子热法合成SAPO-5分子筛及其 形貌调控的研究

以丁二酸／癸二酸、氯化胆碱与四乙基溴化铵复配形成的低共熔体作为溶剂和模板剂,借助微波-离子热法合成出了SAPO-5分子筛。系统地考察了晶化温度、前驱物的种类及低共熔混合物的种类等条件对多级孔SAPO-5分子筛形貌的影响。采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、N2物理吸脱附等检测手段对合成产物的结构、形貌和孔结构等进行了表征。SEM表明了铝源、磷源对SAPO-5分子筛形貌均有显著的影响。N2物理吸脱附表明部分癸二酸替换丁二酸对SAPO-5分子筛的孔结构影响很大。SEM、N2物理吸脱附分析表明该分子筛是一种同时含有微孔和介孔结构的磷酸铝分子筛。     

Pd/SAPO-34催化合成2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶

采用水热法合成SAPO-34分子筛,并确定了合成SAPO-34分子筛的最佳晶化时间,晶化温度和初始凝胶比,通过扫描电子显微镜和X射线衍射对分子筛进行表征,确定得到形貌较好、结晶度较高的SAPO-34分子筛。以SAPO-34分子筛为载体采用浸渍法制备Pd/SAPO-34复合催化剂,通过透射电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱、X射线光电子能谱和X射线衍射光谱对Pd/SAPO-34复合催化剂进行表征,确定SAPO-34分子筛负载金属钯后形貌依然规则完整,并且分散度较好,催化活性中心为Pd⁰。将Pd/SAPO-34复合催化剂应用于催化合成维生素B_1中间体2-甲基-4-氨基-5-氨基甲基嘧啶反应,结果证明Pd/SAPO-34复合催化剂具有良好的催化效果,能使反应的转化率和选择性达到99%以上。     

升温速率和晶化模式对固相转化合成SAPO-5的影响

固相转化法有利于合成硅取代型磷酸铝分子筛(SAPO-5)。采用XRD、SEM、EDS表征方法研究了升温速率和晶化模式对SAPO-5分子筛结构的影响。结果表明,在高升温速率(140℃·h^-1)和低升温速率(5.8℃·h^-1)下能合成出纯SAPO-5分子筛,在中等升温速率(17.5～70℃·h^-1)下则有SAPO-34分子筛与SAPO-5伴生。此外,晶化模式对SAPO-5分子筛的形貌有显著影响。在中等升温速率下,动态晶化形成的SAPO-5分子筛为球形,静态晶化则为六边形片状,但Si的取代机制均可能为SM3取代。在高升温速率和低升温速率下,晶化模式不影响SAPO-5分子筛的形貌。而Si在动态晶化时为SM2取代,静态晶化时为SM3取代。     

SAPO-11分子筛合成及合成影响因素研究进展

随着经济的迅速发展,汽油消耗量持续增加,由此产生的大气污染问题日趋严重。因此,世界各国对石油产品的要求越来越严格,如何提高油品质量和降低污染成为重要课题。异构化反应作为提高油品质量的重要手段得到广泛应用。在催化异构化反应的催化剂中,SAPO-11分子筛具有良好的酸性、热稳定性和催化性能,在催化裂化、加氢裂化、异构化、异构脱蜡以及轻烯烃聚合等方面得到广泛应用。SAPO-11分子筛的合成方法主要有水热合成法和微波合成法。综述了SAPO-11分子筛的结构性质、合成方法及合成影响因素。SAPO-11分子筛合成中需要进行深入研究的几个方面为:(1)寻找更廉价高效的合成原料;(2)对合成方法进行改进,使产物组成可控;(3)提高SAPO-11分子筛的水热稳定性;(4)对SAPO-11分子筛进行改性,使其针对某些反应有更好的催化效果;(5)将杂原子引入SAPO-11分子筛骨架,制备出结构与性能不同的新型分子筛,并探索其应用价值。     

水热合成法与机械混合法制备SAPO-34/ZSM-5复合分子筛的比较研究

分别采用水热合成法与机械混合法制备了SAPO-34/ZSM-5复合分子筛,借助XRD、N2吸附脱附(BET)、NH3-TPD、FTIR等手段对其进行了表征。结果表明,SAPO-34/ZSM-5复合分子筛的孔径呈介微孔结构,水热合成样品的晶相结构、晶体形貌、表面酸性以及红外光谱明显不同于机械混合样品。甲醇芳构化反应结果表明,机械混合法制备的SAPO-34/ZSM-5复合分子筛的催化性能优于水热合成法。     

水热合成法与机械混合法制备SAPO-34/ZSM-5复合分子筛的比较研究

分别采用水热合成法与机械混合法制备了SAPO-34/ZSM-5复合分子筛,借助XRD、N2吸附脱附(BET)、NH3-TPD、FTIR等手段对其进行了表征。结果表明,SAPO-34/ZSM-5复合分子筛的孔径呈介微孔结构,水热合成样品的晶相结构、晶体形貌、表面酸性以及红外光谱明显不同于机械混合样品。甲醇芳构化反应结果表明,机械混合法制备的SAPO-34/ZSM-5复合分子筛的催化性能优于水热合成法。     

Dependence of the nature and catalytic performance on the synthesis factors of SAPO-5 molecular sieve

A series of SAPO-5 molecular sieves have been synthesized by varying the silicon source, template and crystallization time. X-ray diffraction (XRD), SEM-EDAX, IR and TPD of ammonia have been employed to characterize their structure and acidity. The results show that the type and the amount of the template has a great effect on the yield of SAPO-5. The silicon source also exerts influence on the morphology of SAPO-5 and its acidity. Prolonging the aging time not only increases the silicon content in SAPO-5, but also decomposes the large crystal into small one and alters the acidity. However, when the aging time is over 48 h, the crystallinity of the molecular sieve decreases and some SAPO-34 intergrows in the product. Brønsted acid sites with medium strength are predominant on the SAPO-5 samples prepared, with which the n-hexane cracking activity at 450°C runs parallel.     

多级孔ZSM-5/SAPO-34复合分子筛制备及催化MTO性能研究

为制备性能更加优异的甲醇制烯烃（MTO）催化剂及进一步探究多级孔道对MTO催化反应的影响,采用柠檬酸溶液（CA）运用后处理方法对复合分子筛进行刻蚀,成功制备了具有多级孔道结构的ZSM-5/SAPO-34复合分子筛（CA-Z-S）。对复合分子筛的晶相、骨架、孔结构等理化性质进行了表征;将复合分子筛用于催化MTO反应,考察了复合分子筛的催化性能。表征结果表明,使用CA处理对ZSM-5/SAPO-34复合分子筛的形貌、结构会产生影响,使CA-Z-S具有更紧密的复合结构、适量的弱酸中心和多级孔道复合结构。催化测试结果表明,甲醇转化率达到100%时,CA-Z-S的寿命为1 200 min,较SAPO-34提高79%,较ZSM-5/SAPO-34提高30%;CA-Z-S对轻烯烃的选择性达到90.5%,较SAPO-34提高约3.7%。研究结果表明,利用CA对复合分子筛进行后处理,有利于复合分子筛催化MTO反应性能的提升。     

影响SAPO-5分子筛合成的因素研究

以三乙胺为模板剂合成了SAPO-5分子筛，并系统地研究了各种合成条件对SAPO-5分子筛合成的影响。结果表明，晶化液原料配比、硅铝比、模板剂用量、加料顺序及水含量对SAPO-5分子筛的结晶度和稳定性都有重要影响，n（SiO2）／n（Al203）=1．5和／n（H2O）／n（Al2O3）=40为SAPO-5合成的适宜条件，此时晶化产物的结晶度高，稳定性好。     

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%.     

小晶粒SAPO-11分子筛合成及其正己烷异构化催化性能

以二正丙胺和二异丙胺为双模板剂,通过低温预晶化及向SAPO-11分子筛合成体系中加入添加物(异丙醇、聚乙二醇或氢氟酸)等方法阻止其晶粒的生长与聚集,达到控制分子筛颗粒尺寸的目的,在水热条件下一步法合成小晶粒SAPO-11分子筛。结果表明,合成条件对SAPO-11分子筛的晶粒大小和催化性能影响很大,晶粒尺寸由常规方法合成的(5～10)μm减小至约400 nm,小晶粒Pt/SAPO-11催化剂对正己烷加氢异构化反应表现出优异的催化活性和选择性。     

SAPO-11分子筛的水热合成及其金属负载改性的研究进展

简述了SAPO-11分子筛的结构和合成原理,介绍了传统水热合成方法。通过几种方法对其进行改进,比较了改进前后分子筛的结构和性能。同时归纳和总结了金属负载改性对SAPO-11分子筛应用于烷烃异构化性能的影响。     

纳米薄层SAPO-5分子筛的离子热合成及催化性能

以小剂量的丁二酸、氯化胆碱和四乙基溴化铵复配形成的低共熔混合物为溶剂和模板,以水热法合成的纳米薄层SAPO-5分子筛作为晶种,使用离子热法在微波加热功率为400 W、温度为180℃和晶化时间为20 min的条件下,高效合成了具有六角花瓣状的纳米薄层SAPO-5分子筛。采用XRD、SEM、N2物理吸/脱附和NH3-TPD对合成样品的物相、形貌、孔结构和酸性进行了分析。结果表明,所合成的样品SC2-T180-t20-P400是一种同时含有微孔-介孔-大孔结构的多级孔SAPO-5分子筛,其外表面积高达85m2/g。分子筛产物中无机物的原子利用率达到88%。该样品在苯与苯甲醇的烷基化反应中,苯甲醇转化率和二苯甲烷选择性分别达到99.9%和94.0%,表现出比传统水热法合成的纳米薄层SAPO-5催化剂更为优异的催化性能。     

SAPO-34分子筛粒径的控制方法

SAPO-34分子筛具有独特的骨架结构,应用于甲醇制低碳烯烃反应时速率较快且不易堵塞。小晶粒SAPO-34分子筛可有效缓解产物聚合结焦,提高催化剂寿命,但通过简单的合成方法得到粒径小于100 nm的SAPO-34纳米颗粒非常困难。综述影响SAPO-34分子筛粒径的因素,通过选择合适的材料,老化和结晶条件,达到有效控制SAPO-34分子筛粒径的目的。以拟薄水铝石为铝源,液态硅为硅源,采用在水热体系中溶解度较高的四乙基氢氧化铵为模板剂,通过适当延长陈化时间和缩短晶化时间,较容易得到粒径较小的SAPO-34分子筛。     

草酸溶液处理对SAPO-34分子筛物性和催化性能的影响

用XRD、SEM、N₂物理吸附、XRF、ICP-AES以及NH₃-TPD、FT-IR、固体NMR和固定床甲醇制烯烃技术（MTO）反应评价等表征手段,研究了草酸溶液处理对SAPO-34分子筛的改性作用。结果表明,用草酸溶液对SAPO-34分子筛进行后处理可以通过刻蚀骨架在晶体中产生大孔,调变孔道结构,改善微孔扩散性能;选择性地降低分子筛的骨架硅含量,从而降低分子筛的酸强度和酸中心密度。将改性前后的分子筛应用于MTO反应中。评价结果表明,适度的酸处理能够在保证分子筛收率和乙烯、丙烯选择性的前提下,明显提高催化剂的单程寿命。草酸溶液处理是一种值得研究的SAPO-34分子筛后处理改性方法和MTO催化剂制备手段。     

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。