低硅铝比纳米团聚体ZSM-5的合成工艺研究

纳米团聚体ZSM-5因具有较高的活性及水热稳定性而被广泛用于催化剂的制备。以水玻璃为硅源、硫酸铝为铝源、正丁胺为模板剂,合成低硅铝比纳米团聚体ZSM-5分子筛。考察了钠硅比、陈化时间、晶种添加量等因素对合成分子筛形貌和晶粒尺寸的影响。采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、氮气物理吸附、透射电镜（TEM）和X射线荧光光谱仪（XRF）等手段对样品进行了物性分析。结果表明：钠硅比（氧化钠与二氧化硅物质的量比）大于0.11可以合成出结晶度较好的ZSM-5分子筛,当钠硅比大于0.13时ZSM-5晶粒增大;延长陈化时间有助于降低分子筛的晶粒尺寸,提高晶粒尺寸的均一度,陈化12 h时晶体的平均尺寸约为160 nm;晶种添加量为3%~4%（按总二氧化硅质量计算）时,对样品晶粒尺寸及均匀度的影响较小。     

氧化锆含量对钼合金组织和性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了含不同质量分数氧化锆（ZrO₂）的钼合金棒材,通过拉伸力学性能测试、硬度测试、光学显微镜观察等分析手段,研究了ZrO₂含量对钼合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:ZrO₂的添加细化了钼合金晶粒,随着ZrO₂质量分数的增加,钼锆合金的硬度和室温抗拉强度增加。当ZrO₂质量分数为2.5%时,钼锆合金的硬度达到最大值（HV₁₀ 240）,抗拉强度达到最大值（820 MPa）。     

退火温度对钨铼合金组织和性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了钨铼合金,通过拉伸性能测试、硬度测试、光学显微观察等手段,研究了退火温度对钨铼合金组织和性能的影响。研究表明：锻造后的钨铼合金室温抗拉强度为1620 MPa,断后伸长率为20%,维氏硬度为HV₃₀ 540。钨铼合金在1500℃时开始发生局部再结晶,1700℃时发生晶粒长大。钨铼合金的室温抗拉强度、维氏硬度随着退火温度的提高而降低,断后伸长率随着退火温度的升高先增大后减小。     

改性介微孔ZSM-5分子筛催化剂制备及催化甲苯甲醇烷基化反应性能

将微孔ZSM-5分子筛通过不同浓度的氢氧化钠溶液处理不同的时间制备不同的介微孔ZSM-5分子筛,然后负载五氧化二磷制备介微孔ZSM-5分子筛催化剂,对介微孔ZSM-5分子筛负载五氧化二磷催化剂进行甲苯甲醇烷基化反应评价。其中氢氧化钠溶液浓度为1.0 mol/L、处理时间为30 min得到的介微孔ZSM-5分子筛负载五氧化二磷催化剂催化甲苯甲醇烷基化反应的活性较高。对介微孔ZSM-5分子筛负载五氧化二磷催化剂进一步采用铂进行改性,将制备的催化剂用于甲苯甲醇烷基化反应,在460 ℃条件下连续反应505 h,甲苯转化率保持在10.9%,二甲苯中对二甲苯的选择性保持在96%以上。研究结果表明,五氧化二磷、铂改性的介微孔ZSM-5分子筛催化剂具有优异的甲苯甲醇烷基化反应性能。     

ZSM-5纳米薄片定向堆积合成分子筛团聚体

开发了一种新型的纳米微晶silicate-1（S-2）的合成方法。与常规的silicate-1（S-1）相比,S-2具有较小的粒径和光滑的晶体表面。当S-2作为晶种合成纳米ZSM-5聚集体时,ZSM-5团聚体为尺寸为0.8~1.0 μm的单分散颗粒,构成团聚体的ZSM-5晶体为b轴厚度为60~80 nm的纳米薄片。ZSM-5纳米薄片沿着同一方向规则地堆叠形成独特的孔结构,该孔结构包括1.3 nm的均一孔道和25 nm的宽尺寸孔道。     

晶种和模板剂协同构建纳米ZSM-5团聚体

使用白炭黑和水玻璃作为硅源、Silicate-1纳米微晶作为晶核、四丙基溴化铵（TPABr）作为结构导向剂，合成了具有多元孔道的纳米ZSM-5聚集体，其中晶体和颗粒尺寸的可调范围分别为30～300 nm和400 nm～1.2μm。根据表征结果推测得出纳米ZSM-5团聚体形成过程中Silicate-1和TPABr之间存在协同效应，碱性环境下晶种表面具有丰富的负电荷，部分TPA+会吸附在晶种表面以补偿表面负电荷。由此，TPABr诱导形成的晶体可以围绕晶种表面迅速生长，从而形成纳米团聚体。在此过程中，晶体和颗粒的尺寸可以分别通过控制TPABr和晶种含量来灵活调节。该合成纳米ZSM-5聚集体的方法具有灵活、方便的特点，适用于大规模工业化生产。     

HZSM-5催化剂改性及其催化苯与低浓度乙烯反应的中试研究

苯与低浓度乙烯烷基化制乙苯是实现低浓度乙烯高附加值利用和增产乙苯的高效路线。通过水蒸气和柠檬酸后处理改性方法制备了改性的HZSM-5催化剂，对改性前后的HZSM-5催化剂样品进行了X射线衍射(XRD)、氮气物理吸附-脱附和氨气-程序升温脱附(NH₃-TPD)表征分析，并考察了不同后处理方法改性HZSM-5催化剂的苯与低浓度乙烯烷基化反应的中试性能。结果表明，水蒸气和柠檬酸组合处理能调节催化剂的酸量和酸强度，增大催化剂的孔容和孔径，从而有效提高乙基苯选择性并抑制副反应的发生，降低二甲苯和重组分的生成；在模拟工业反应条件下，由水蒸气和柠檬酸处理改性的HZSM-5催化剂对乙基苯的选择性提高到99.0%，副产物二甲苯质量分数降低到7.7×10^-5，具有工业化应用前景。