有机复合固体磺酸的制备及其在乙酸乙酯合成中的应用

以介孔硅胶为载体,用乙烯基三甲氧基硅烷对其进行化学改性后,再经苯乙烯聚合及磺化反应制得新型有机复合固体磺酸(CAT),利用BET、元素分析、红外光谱(IR)、酸量分析等方法对其进行表征,并以乙酸乙酯的合成为研究对象,评价CAT的催化性能。结果表明,磺酸基活性中心负载至载体表面,固体酸酸量达2.47 mmol/g; 乙酸乙酯的收率可达84%,且CAT回收使用12次后,乙酸乙酯收率降幅不超过2个百分点。     

介孔炭CMK-3的合成表征及吸附脱硫性能研究

以P 123为模板剂,蔗糖为碳源,正硅酸四乙酯为硅源,采用硬模板法合成出有序介孔炭CMK-3,利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、比表面积法（BET）等分析手段对其结构及性质进行了表征,并通过动态吸附脱硫实验,考察了其对噻吩类硫化物的脱除性能。结果表明,合成的介孔炭CMK-3具有二维六方高度有序单介孔结构,孔径分布均匀,且主要集中在约4.8 nm,比表面积、孔容分别为1 232.1 m2/g,1.5 cm3/g;介孔炭CMK-3对苯并噻吩的吸附选择性最强,噻吩次之,对二苯并噻吩的吸附效果最差,饱和硫容量分别为5.46,4.07,3.91 mg/g;在模拟油中加入氮化物（包括吡啶和喹啉）、苯或十二烯后,噻吩类硫化物的饱和硫容量均显著下降。     

有序介孔钴掺杂氧化硅的合成与表征

以硅酸钠为硅源、氯化钴为钴源、表面活性剂Brij56为模板,水热合成得到一系列Co掺杂介孔氧化硅(Co-MS),采用X-射线衍射(XRD)、N₂吸附-脱附、透射电镜(TEM)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和红外光谱(FT-IR)等手段表征了合成样品的结构和性质。合成过程中,一定量的Co(II)离子的存在可以有效增加介孔氧化硅的比表面积,并一定程度地增大有序介孔的孔径,表明钴盐的加入对介孔结构起盐效应。从Co-MS的UV-Vis分析可以看出,在其骨架中只含有Co(II)。     

多级孔SAPO-5分子筛的合成及其在柴油加氢精制催化剂中的应用

以十六烷基三甲氧基有机硅氯化铵（TPHAC）为介孔模板剂,通过一步水热法合成具有微孔-介孔结构的多级孔SAPO-5分子筛（HI-SAPO-5）。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、N2-吸附/脱附、X射线荧光光谱（XRF）、吡啶吸附红外光谱等表征方法研究HI-SAPO-5分子筛的物化性质。结果表明：在常规SAPO-5分子筛（N-SAPO-5）合成体系中引入TPHAC能够合成出纯相的HI-SAPO-5;与N-SAPO-5相比,HI-SAPO-5具有更高的外比表面积与介孔孔体积以及适宜的酸量与酸强度。将HI-SAPO-5引入γ-Al2O3载体中,制备成柴油加氢精制催化剂。焦化柴油加氢评价结果表明,引入HI-SAPO-5的催化剂表现出优异的加氢脱硫、加氢脱氮与芳烃加氢饱和性能,产物中的硫质量分数为8 μg/g,双环以上芳烃质量分数为1.1 %。     

竹炭基固体磺酸催化剂的制备及其催化合成癸二酸二丁酯性能研究

以竹材为原料、氯磺酸为磺化剂,通过炭化-磺化法制备竹炭基固体磺酸催化剂,采用傅立叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜仪(SEM)及热失重分析(TGA)等手段对催化剂进行表征,并将其用于催化癸二酸与正丁醇的酯化反应,考察制备条件对催化剂活性的影响。结果表明：竹炭基固体磺酸催化剂具有无定形炭结构,其热稳定性良好;合成催化剂的最佳条件为炭化温度325 ℃、炭化时间1 h、氯磺酸与竹炭配比2.5 mL/g、室温下磺化2 h,在此条件下制得的催化剂含酸量可达到1.77 mmol/g;在正丁醇与癸二酸摩尔比为3.0、反应时间为100 min、竹炭基固体磺酸催化剂用量为癸二酸质量的2.0 %、环己烷用量为3 mL的条件下,癸二酸转化率达99.14 %,重复使用4次后,癸二酸转化率仍可保持在80 %以上,说明催化剂性能稳定,具有良好的循环使用性能。     

W-MSU-2介孔分子筛的合成与表征

以壬烷基酚聚氧乙烯醚(Tx-15)为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,氟化钾为助剂,采用原位一步法加入偏钨酸铵,在中性条件下合成了介孔分子筛W-MSU-2。通过X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附、傅里叶转换红外光谱(FTIR)对W-MSU-2分子筛的结构进行了表征。结果表明,W-MSU-2介孔分子筛仍具有MSU-2的介孔结构,并且W在骨架中保持较好的分散度。随着W加入量的增加,介孔分子筛有序度提高,孔径变小,比表面积增加;当W加入量(质量分数)为6%时,对介孔形成最为有利,此时分子筛孔径为3.1nm,比表面积为495m2/g。介孔分子筛经焙烧后,有序度增加且孔道未发生坍塌。     

梯度孔结构空心ZSM-5分子筛构筑与催化裂解性能

合成内部富硅表面富铝的母体ZSM-5分子筛,采用不同浓度的氢氧化钠溶液处理制备了晶体壳层厚度分别为80、40、20和10 nm的空心介孔ZSM-5分子筛;通过X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射光谱(XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)、吡啶红外吸附(Py-FTIR)、N₂吸附-脱附曲线等对ZSM-5分子筛样品进行物化表征;并以正辛烷和十氢萘作为模型化合物,在反应温度550和600℃、进料速率0.8 g/min、进料时间150 s、剂/油质量比0.25条件下考察不同分子筛催化烃类裂解反应性能的差异。结果表明,催化裂解反应中,壳层厚度为20 nm的空心介孔分子筛(HZ5-AT3)具有更高原料转化率和低碳烯烃收率,这归因于微孔-介孔-大孔梯度孔分布的空心介孔分子筛可同时提供丰富的酸中心和多方位的扩散路径,提高了分子筛活性中心的可接近性,进而促进了大分子烃类的裂解反应。     

Ce改性SBA-15分子筛催化合成棕榈酸甲酯

用浸渍法对SBA-15分子筛进行Ce改性,制备了Ce(SO4)2/SBA-15催化剂,采用X射线衍射、红外光谱、N2吸附-脱附、热重-差热分析方法对试样进行了表征。表征结果显示,Ce已进入SBA-15分子筛中,制得的Ce(SO4)2/SBA-15催化剂保持高度有序的介孔二维六角结构。用Hammett指示剂法测得Ce(SO4)2/SBA-15催化剂的表面酸强度为0.99~1.80,酸量为0.2344mmol/g。采用Ce(SO4)2/SBA-15催化剂催化甲醇和棕榈酸酯化合成棕榈酸甲酯,优化的合成条件为:n(棕榈酸)∶n(甲醇)=1∶15,催化剂用量为棕榈酸质量的5.0%,反应时间8h。在此条件下,酯化率大于92%。     

功能化硅基介孔材料的合成及其CO2吸附性能

以传统的阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和阴离子水溶性聚合物聚丙烯酸钠（NaPAA）为复合模板剂,在室温下合成了新型硅基介孔材料;选用聚乙烯亚胺（PEI）和硝酸镁（Mg(NO₃)2·6H₂O）对其进行改性,制备了PEI和MgO改性硅基介孔材料。采用X射线衍射、N₂吸附-脱附、静态体积法和程序升温脱附手段考察了该硅基介孔吸附材料的结构和CO₂吸附性能。结果表明,该硅基介孔材料具有较大的比表面积和孔体积以及均匀的孔道结构,可以使改性剂很好地分散在其孔道内;PEI和MgO改性的硅基介孔吸附材料对CO₂的吸附能力大大增强。在298 K下,PEI负载质量分数为16.7%的PEI改性硅基介孔材料对CO₂的吸附量最大,达到0.98 mmol/g;MgO改性的硅基介孔材料在MgO负载质量分数为20%时,对CO₂的吸附量最大。     

介孔/大孔复合孔结构硅胶整体柱的制备与孔径控制

使用正硅酸甲酯/聚乙二醇/三嵌段共聚物/盐酸双模板体系制备了具有贯通的双连续大孔、骨架由六方有序介孔组成的介孔/大孔复合孔结构硅胶整体柱材料,考察了对产物双孔分布的调控方法。通过 N_2吸附、压汞法、X 射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜表征发现,随模板剂聚乙二醇和三嵌段共聚物加入量的增加,产物的大孔孔径逐渐减小(平均孔径由5.1μm减小至0.1μm),且三嵌段共聚物加入量的变化对产物介孔结构的有序性有重要影响;通过选择具有不同聚氧丙烯链长的三嵌段共聚物作为模板剂,能有效控制产物的有序介孔孔道大小,平均孔径在3.4～5.1 nm 内变化。     

Effect of Carbon Supports on Pd Catalyst for Hydrogenation Debenzylation of Hexabenzylhexaazaisowurtzitane (HBIW)

A series of carbon material–supported Pd catalysts was prepared and used for hydrogenation debenzylation of hexabenzylhexaazaisowurtzitane (HBIW). The structures and morphologies of carbon supports were characterized by field emission scanning electron microscopy (FESEM), physical adsorption, and Raman spectroscopy. X-ray diffraction (XRD), H₂-TPR, transmission electron microscopy (TEM), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) were used to characterize Pd-supported carbon. The species Pd, with the states, Pd° and PdOx, were presented to the catalysts and can be reduced to Pd° as the active centers during the reaction. Among layer, tube, and ordered/disordered pore structures, disordered mesoporous carbon exhibited a high content of Pd on the surface and can be used as an efficient support in terms of high catalytic activity and good recycled stability for hydrogenation debenzylation of HBIW.     

三元低共熔溶剂促进球磨后高硫石油焦氧化脱硫

为实现高硫石油焦的有效脱硫使其“变废为宝”,本研究提出了一种基于机械球磨的高硫石油焦氧化脱硫新方法。首先使用球磨技术对高硫石油焦进行预处理,以增加石油焦的比表面积,暴露更多硫参与氧化。实验结果表明：与氧化钙共球磨后石油焦比表面积增加了8倍以上;在高硫石油焦球磨预处理的基础上,以苯磺酸基三元低共熔溶剂(DES)为反应溶剂及催化剂,30%双氧水(H₂O₂)为氧化剂,在70℃的温和条件下成功实现高硫石油焦的氧化脱硫,其硫质量分数可从4.46%降至2.09%。通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)及扫描电子显微镜(SEM)探究了石油焦球磨及氧化脱硫前后结构的变化。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)以及XRD分析了石油焦中硫的转化。通过电子自旋共振(ESR)试验证实了苯磺酸基三元DES的催化作用。     

介孔TiO2晶须-γ-Al2O3复合载体催化剂的制备及其对二苯并噻吩的加氢脱硫性能

以介孔TiO2晶须作为钛源,采用溶胶-凝胶法制备了介孔TiO2晶须与γ-Al2O3复合载体(TiO2-Al2O3),在此基础上,通过等体积浸渍法制备了不同MoO3负载量的MoO3/ TiO2-Al2O3催化剂,采用N2吸附-脱附(BET)、X射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)、H2程序升温还原(H2-TPR)、场发射扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等表征技术对催化剂结构进行剖析,并考察了其对二苯并噻吩(DBT)的加氢脱硫性能。XRD和Raman等结果显示,当MoO3负载质量分数低于20%时,MoO3能够在TiO2-Al2O3复合载体上分散良好,当MoO3负载质量分数超过20%时,复合载体催化剂上出现晶态的MoO3物种;TPR结果显示,出现晶态的MoO3会增加其还原温度,不利于形成活性相;所有催化剂拥有良好的介孔结构,比表面积均大于200 m2/g。DBT的加氢脱硫结果显示,MoO3/ TiO2-Al2O3复合载体催化剂的MoO3负载质量分数为20%时具有最佳催化性能,DBT转化率达到了56%,优于相同条件纯γ-Al2O3为载体的催化剂(49%)。     

Synthesis and Characterization of Nanosized ZSM-5 Zeolite with Mesoporous Carbon Nanotube as Templates

Preparation of nanocrystalline ZSM-5 has been proven possible with carbon matrix by using confined space synthesis. In combination with the hydrothermal method, by the use of a mesoporous carbon nanotube as the inert support material, ZSM-5 with SiO₂/Al₂O₃ ratios of 100 was successfully synthesized with an average crystal size of 27 nm. Their structures were preliminarily characterized by x-ray power diffraction (XRPD) and infrared spectroscopy (IR), and scanning electron microscopy (SEM), respectively. At the same time, we put forward the mechanism about the confined space synthesis in terms of the results.     

TiO2/ACF复合材料吸附耦合光催化去除甲苯的研究

采用超声辅助溶胶-凝胶浸渍法制备二氧化钛/活性碳纤维（TiO₂/ACF）复合材料,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、N₂吸附-脱附等温线、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)、荧光光谱(PL)等方法对TiO₂/ACF复合材料进行表征。在自制的反应器中进行了紫外光激发下甲苯的动态去除实验,考察了不同因素对TiO₂/ACF复合材料吸附耦合光催化去除甲苯效果的影响。结果表明：TiO₂/ACF复合膜具有吸附和光催化协同效应,在穿透点之前,对于甲苯的去除可保持100%;在穿透点之后,浸渍3次的TiO₂/ACF复合材料对甲苯的去除率可达80%。     

阳离子介孔SiO2的制备、表征及其对水中HPAM的吸附性能

以三嵌段共聚物聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷为模板合成了介孔SiO2,并用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)对其进行表面修饰,得到阳离子介孔SiO2。利用小角XRD和N2吸附-脱附分析了其孔隙结构、比表面积和孔径大小,用透射电子显微镜(TEM)观察了其孔形状及孔的有序度,用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析了其结构和表面官能团,并研究了阳离子介孔SiO2对水中大量聚丙烯酰胺(HPAM)的吸附特性。结果表明:介孔SiO2成功地实现了阳离子化,呈规则有序的二维六边形结构,BET比表面积为66.3m2/g,平均孔径为6.94nm;在吸附时间为120min、吸附温度为50℃、阳离子介孔SiO2与HPAM水溶液的质量比为4∶1、溶液初始pH值为6.5时,阳离子介孔SiO2对水中HPAM的吸附量达到1 340mg/g。     

介孔HM沸石催化金刚烷的制备

采用酸-碱相结合的处理方法对含有模板剂四乙基氢氧化铵的低硅/铝摩尔比丝光沸石(HM)进行改性处理,制备了一系列介孔HM沸石;采用XRD、N₂吸附-脱附、NH₃-TPD和SEM手段表征所制备的介孔HM沸石催化剂的物化性质,并在100 mL间歇式不锈钢高压反应釜中考察了其在桥式四氢双环戊二烯(endo-TCD)异构化制备金刚烷反应中的催化性能。结果表明,先采用6 mol/L HCl溶液对低硅/铝摩尔比 (n(Si)/n(Al)=9) HM进行酸处理,使其硅/铝摩尔比提高到30.1,进而采用不同浓度的NaOH溶液进行碱处理,可以在HM沸石中成功引入介孔,并且能保持较为完整的晶体形貌。当碱处理液浓度为0.2 mol/L时,所得HM-6H-0.2沸石由于其适宜的酸性质和良好的扩散性能,endo-TCD转化率和金刚烷产率达到最高。采用HM-6H-0.2为催化剂,在较适宜的操作条件下,即m(HM-6H-0.2)/m(endo-TCD) = 0.6、反应温度260℃、反应时间6 h时, endo-TCD转化率达到98.5%,金刚烷产率为33.7%,且催化剂重复使用5次后,金刚烷产率仍可达到28.5%。     

润滑油溶剂精制抽出油制取石油磺酸盐的研究

以减五线馏分油溶剂精制后的抽出油为原料，采用发烟硫酸为磺化剂进行磺化反应制取石油磺酸，进而制取石油磺酸钠。在磺化反应过程中主要考察了反应温度、反应时间和酸油体积比对石油磺酸收率的影响。在酸油体积比0.12、反应温度60℃、反应时间45min的条件下，石油磺酸收率为64.14%。在石油磺酸中加入10%的氢氧化钠，进行中和反应后，采用乙醇萃取出石油磺酸钠，所得石油磺酸钠的活性物含量为42.10%，可作为表面活性剂使用。