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。     

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。     

晶化时间对SAPO-34分子筛粒径的影响

以硅溶胶为硅源、异丙醇铝为铝源、磷酸为磷源、三乙胺为模板剂,按摩尔比n(Al2O3)∶n(P2O5)∶n(SiO2)∶n(TEA)∶n(H2O)=1∶1∶0.8∶3∶60配制初始反应液。利用水热法合成SAPO-34沸石分子筛,考察了水热晶化时间对沸石晶粒的影响。结果表明,随着晶化时间的延长,合成的SAPO-34产物结晶度随之升高,平均粒径及粒径分布范围也随之变大。     

硅源与磷源对合成SAPO-34分子筛结构和形貌的影响

采用水热合成法制备了小晶粒SAPO-34分子筛,主要考察了不同硅源(硅溶胶,二氧化硅纳米粉和正硅酸乙酯)和磷源(磷酸,多聚磷酸)对合成SAPO-34分子筛的影响.实验结果表明:在合成液配比为1.0 Al2O3∶2.0 P2O5∶0.6 SiO2∶4.0 TEAOH∶105.0 H2O以及晶化温度为180 ℃晶化时间为48 h的条件下,二氧化硅纳米粉是较为理想的硅源,所合成的SAPO-34分子筛具有较高的结晶度,晶体呈现典型的立方体结构,晶粒大小为300 nm左右;而将多聚磷酸取代磷酸作为磷源后可以有效缩短合成时间至36 h,同时晶型由立方体结构转变为片状结构,但晶粒增大至为500 nm左右.     

两步晶化法合成SAPO-34分子筛及其催化氯甲烷制低碳烯烃研究

以吗啡啉为模板剂,考察了晶化条件对SAPO-34分子筛粒径的影响,利用XRD、SEM、BET和NH3-TPD等方法对所合成的SAPO-34分子筛结构性质进行了一系列表征。结果表明,当晶化温度为200℃时,降低晶化时间可以将SAPO-34分子筛的粒径从10μm左右减小到约3μm;随SAPO-34分子筛粒径减小,其硅元素质量分数略有增加,比表面积及孔体积均有所增大;NH3-TPD结果表明,减少粒径使分子筛弱酸及强酸中心的数目增加。在420℃,空速为1.89 h-1的条件下,考察了SAPO-34的粒径对其催化氯甲烷的反应影响,结果表明,减小粒径可以延缓SAPO-34分子筛失活,同时增加积碳含量,然而并未对低碳烯烃的选择性产生明显影响。     

硅溶胶粒径大小对SAPO-34合成及甲醇制烯烃催化性能的影响

在合成SAPO-34的过程中加入不同粒径的硅溶胶来考察其对分子筛酸性和甲醇制烯烃（MTO）性能的影响。采用XRD、SEM、FTIR、NH₃-TPD和²⁹Si MAS NMR等表征手段对合成的分子筛进行表征，并通过固定床反应器对制备的SAPO-34分子筛进行MTO催化性能评价。实验结果表明，不同粒径的硅溶胶对合成的分子筛酸性有很大影响，通过NH₃-TPD表征结果可以看出，随着硅溶胶粒径的增大，分子筛的强酸量、弱酸量均降低。由分子筛的NMR表征结果发现，大颗粒硅溶胶合成的SAPO-34分子筛中存在硅岛。从MTO性能评价结果可以发现，适宜的硅溶胶粒径更有利于提高催化剂的双烯选择性和催化寿命。     

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。     

介孔SAPO-11分子筛的制备及应用

综述了介孔SAPO-11分子筛的合成机理、制备方法及应用。介绍了介孔SAPO-11分子筛的合成机理,液晶模板机理和协同作用机理,在不同模板剂与无机硅源的静电作用或相互作用下形成液晶结构,移除液晶后,形成介孔孔道。SAPO-11分子筛属于微孔型(<2 nm)磷酸硅铝分子筛,通过模板法、后处理法和分子筛硅源法等制备方法得到的介孔SAPO-11分子筛结晶度良好,孔径和比表面积均增大,有利于大分子反应物进入其孔道和产物溢出。     

介孔SAPO-11分子筛的制备及应用

综述了介孔SAPO-11分子筛的合成机理、制备方法及应用。介绍了介孔SAPO-11分子筛的合成机理,液晶模板机理和协同作用机理,在不同模板剂与无机硅源的静电作用或相互作用下形成液晶结构,移除液晶后,形成介孔孔道。SAPO-11分子筛属于微孔型(<2 nm)磷酸硅铝分子筛,通过模板法、后处理法和分子筛硅源法等制备方法得到的介孔SAPO-11分子筛结晶度良好,孔径和比表面积均增大,有利于大分子反应物进入其孔道和产物溢出。     

硅区尺寸对SAPO-34分子筛稳定性和酸性的影响

构建了SAPO-34分子筛中不同尺寸的硅区Si_n(n=5,8,9,11,12,13,14),并运用色散力修正的密度泛函理论(DFT-D)方法研究了SAPO-34分子筛中不同尺寸硅区形成的难易,以及所形成硅区对SAPO-34分子筛的稳定性和酸性的影响.计算结果表明:在SAPO-34分子筛中,含Si_5和Si_9的硅区容易形成.硅区尺寸越大,SAPO-34分子筛的结构越稳定,酸性越强.同时给出了预测含有不同硅区的分子筛中各酸性位强弱次序的规则.     

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.     

硅源用量对SAPO-18分子筛合成及催化性能的影响

采用水热合成法,以N,N-二异丙基乙胺为模板剂合成SAPO-18分子筛,并用X射线衍射、X射线荧光光谱、扫描电子显微镜、NH3程序升温脱附及N2吸附-脱附等对其结构进行表征,系统研究合成凝胶中硅源用量对SAPO-18分子筛合成及其在甲醇制烯烃反应中催化性能的影响。结果表明,在晶化温度453 K、晶化时间96 h和合成凝胶中0.3≤n(Si O2)∶n(Al2O3)≤1.2条件下,能合成出纯相的SAPO-18分子筛,其中,当n(Si O2)∶n(Al2O3)=0.6,在反应时间135 min时,合成的SAPO-18分子筛具有较高的双烯选择性(乙烯+丙烯)。合成凝胶中硅源的用量对SAPO-18分子筛酸性有显著影响,适当增加分子筛中强酸比有助于提高乙烯和丙烯选择性,但缩短催化剂寿命。     

Fabrication of SAPO-34 Crystals with Different Morphologies by Microwave Heating

The crystal size and shape of the silicoaluminophosphate molecular sieve SAPO-34 have been effectively controlled in the reaction system of Al₂O₃–P₂O₅–SiO₂–TEAOH–H₂O under microwave radiations. Nano sheet-like SAPO-34 crystals are obtained when using colloidal silica as the silica source. When TEOS is used as the source of silica, homogeneous SAPO-34 crystals with a particle size of about 100 nm are formed, and the morphology of the crystals changes from uniform nano particles (~100 nm) to microspheres (~1.5 μm) by varying the H₂O/Al₂O₃ molar ratio. To further investigate the morphology control of SAPO-34, the synthetic factors, such as the silica source, water content, crystallization time and aging time have been studied in detail.     

Synthesis, characterization and hydroisomerization catalytic performance of nanosize SAPO-11 molecular sieves

A new static hydrothermal method was developed for synthesizing nanosize SAPO-11 molecular sieve.The new method involves aging pretreatment step followed by crystallization process of a precursor gel. The effect of the aging pretreatment on morphology and size of SAPO-11 molecular sieves was investigated. The results of XRD and SEM showed that the aging pretreatment changed the size and morphology of the SAPO-11 dramatically, and the size could be controlled by varying the time for aging. Nanocrystals of SAPO-11 molecular sieves were synthesized by aging the precursor gel at 150 °C for 135 min and then crystallizing the gel at 190 °C for 24 h. Compared with the SAPO-11 samples that exhibit the pseudo-spherical aggregates ranging from 3 to 15 μm synthesized by conventional method, the SAPO-11 samples synthesized by the new method not only possessed much smaller cubic single crystals of about 400–500 nm, but were more uniform in size. Moreover, the SAPO-11 samples synthesized by the new method had larger specific surface area and larger external specific surface area. The results of n−hexadecane hydroisomerization showed that the Pt/SAPO-11 prepared with the new method exhibited higher catalytic activity and better hydroisomerization selectivity than the Pt/SAPO-11 synthesized by conventional hydrothermal method.     

用于催化甲醇制烯烃的SAPO-34分子筛合成的研究进展

介绍了用于催化甲醇制烯烃的SAPO-34分子筛合成的研究近况。SAPO-34分子筛的合成过程是影响其晶粒尺寸、酸性强弱等物化性能的重要因素, 因而是影响其催化性能的关键因素。本文详细叙述了原料配比及其种类、模板剂、F^-等合成因素对SAPO-34分子筛物化性能及其MTO反应催化性能的影响。针对SAPO-34合成及其催化性能优化的新技术, 综述了SAPO-34分子筛的金属改性及其超声波、微波辅助合成的特点和效果, 指出通过研发新的模板剂及其助剂、改性或制备新工艺进而改善分子筛的酸性、提高其烯烃选择性、延长催化反应寿命、降低合成成本是SAPO-34今后研发的重要方向。     

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。     

介孔导向剂制备多级孔结构SAPO-34分子筛催化剂及其在甲醇制烯烃反应中的应用

SAPO系列分子筛广泛应用于甲醇制烯烃(MTO)过程,SAPO分子筛的微孔结构仅允许小分子物质进出孔道,限制了反应物在催化剂晶体结构孔道中的扩散,增加了反应物扩散到活性位点的阻力,降低催化剂活性。此外,生成物不易从微孔结构扩散出来,导致过度反应生成积炭。采用聚乙二醇(PEG)作为导向剂,三乙胺(TEA)为模板剂,制备多级孔结构分子筛,在n(Si)∶n(Al)=0.20、介孔导向剂加入量n(PEG)∶n(Al)=0.20、模板剂加入量n(TEA)∶n(Al)=1.5和晶化时间为48 h条件下制备的分子筛0.20P48-SAPO具有良好的物化性质,比表面积和孔径比单一孔结构SAPO-34分子筛大幅提升,表面活性位点数量增加,有利于提高催化活性。微型固定床反应器评价结果表明,甲醇转化率为91%,丙烯选择性为42%;催化剂热稳定性良好,可以进行再生,再生后活性与新鲜催化剂相当,甲醇转化率为90%,丙烯选择性为43%。