等级孔分子筛传质性能的表征策略研究进展

等级孔分子筛材料因其兼具高效传质与择形催化的优势而成为当前分子筛研究领域热点,然而其传质优化机制的不明确是制约等级孔分子筛材料设计思路与发展方向的主要因素。简要介绍了等级孔分子筛材料研究现状,并重点对等级孔分子筛材料传质机制研究进展,包括当前研究所面临的挑战和研究策略等方面进行了综述,探讨了传质机制研究在等级孔分子筛材料研发过程的重要意义,并对未来发展方向进行了展望。     

Multifunctional heteroatom zeolites: construction and applications

Multifunctional heteroatom zeolites have drawn broad attentions due to the possible synergistic effects in the catalytic reactions. Remarkable achievements have been made on the synthesis, characterization and catalytic applications of multifunctional heteroatom zeolite, while a review on this important topic is still missing. Herein, current research status of multifunctional heteroatom zeolites is briefly summarized, aiming to boost further researches. First, the synthesis strategies toward heteroatom zeolites are introduced, including the direct synthesis and postsynthesis routes; then, the spectroscopic techniques to identify the existing states of heteroatom sites and the corresponding physiochemical properties are shown and compared; finally, the catalytic applications of multifunctional heteroatom zeolites in various chemical reactions, especially in one-step tandem reactions, are discussed.     

体型化NaA分子筛的制备研究

以粉煤灰一步酸溶法提取氧化铝剩余的酸溶渣为原料制备具有一定强度的地质聚合物,经过水热反应原位转化NaA分子筛。通过研究合成过程中的硅铝比、碱量、液固比等因素对制备体型化分子筛的影响,得到了制备酸溶渣基地质聚合物原位转化NaA型分子筛的最佳条件：在二氧化硅与三氧化二铝物质的量比为1.8、氧化钠与三氧化二铝物质的量比为1.0、水与酸溶渣质量比为1.2条件下制备出地质聚合物,之后在0.5 mol/L的75 mL氢氧化钠溶液中晶化,在晶化温度为100 ℃、晶化时间为8 h条件下可以制备出晶相单一、结晶度高的NaA体型化分子筛。制备的NaA体型化分子筛具有明显的立方体形貌,颗粒分布均匀,孔径为0.685 nm,比表面积为86.75 m²/g,抗压强度为4.5 MPa。     

HZSM5分子筛膜复合二氧化锡对甲烷的气敏性能研究

采用液相氧化法制备二氧化锡纳米颗粒,并利用浸渍法制备Pd负载二氧化锡纳米材料,通过丝网印刷得到气敏传感膜并在其表面印刷分子筛层。基于动态气敏测试系统探究传感器对甲烷气体的灵敏度及其在CO和乙醇干扰气体下的选择性。研究结果表明,在Pd-SnO₂敏感层表面印刷Pd-HZSM5层后,传感器对甲烷的响应能力显著提高,并且在体积分数为5×10^-4的CO存在时,对甲烷的选择性也得到明显的提升。同样,在质量分数为2×10^-5乙醇的存在下,传感器对甲烷的响应也没有受到干扰。通过对分子筛进行表征和催化分析,发现Pd-HZSM5对CO的催化效率可达100%,使得CO在扩散过程中被催化氧化,这可能是印刷Pd-HZSM5分子筛膜从而提高传感器选择性的主要原因。同时研究还表明,在敏感层表面印刷分子筛层并不会影响传感器的响应和恢复速率。     

柠檬酸复合改性对多环芳烃选择性开环铂/Beta催化剂性能的影响

通过水热处理、柠檬酸处理及其复合处理对Beta分子筛进行后改性,并以改性后的载体制得铂/Beta催化剂。采用X射线衍射（XRD）、X射线荧光光谱仪（XRF）、程序升温脱附（NH₃-TPD）、红外吡啶吸附（Py-IR）、骨架铝核磁共振技术（²⁷Al MAS NMR）及骨架硅核磁共振技术（²⁹Si MAS NMR）等表征了改性前后Beta分子筛的物化性质,并考察了改性前后铂/Beta的多环芳烃选择性开环性能。结果表明,Beta分子筛在柠檬酸处理过程中可同时发生络合脱铝与骨架补铝,实现骨架铝的再分布;Beta分子筛在水热处理过程中优先脱除稳定性相对较低的Si（2 Al）处骨架铝,产生骨架缺陷的同时生成一定比例的二次介孔结构;水热-柠檬酸复合处理影响Beta分子筛骨架补铝及骨架铝再分布的效果,水热处理后Beta分子筛中存在更多的骨架缺陷,促进活性Al（OH）₂⁺物种的骨架补铝作用。当Beta分子筛采用水热-柠檬酸复合处理顺序时,骨架补铝及骨架铝再分布效果显著,样品以中强酸为主,且具有较高的B酸量与L酸量的比值,所制备催化剂的多环芳烃选择性开环活性及稳定性最优。     

双功能模板法合成多级孔沸石分子筛的研究进展

简要介绍了广泛应用于石油化工和工业催化中的沸石分子筛的特点以及多级孔沸石分子筛的基本合成策略,包括“自上而下”和“自下而上”两类合成策略;重点介绍了近年来发展出来的新型双功能模板法合成策略,包括如何利用季铵基团表面活性剂双功能模板,特别是利用聚合物双功能模板来直接合成不同拓扑结构的多级孔沸石分子筛的最新研究进展,以及两类双功能模板合成多级孔沸石的特点和优点。最后,对多级孔沸石分子筛在合成条件优化、模板剂选择、合成机理探究等方面所面临的挑战和在工业催化实际条件下的稳定性应用前景进行了展望。     

b轴取向MFI分子筛膜的制备及应用研究进展

分子筛膜是一种新型的无机膜,具有孔道结构规整、化学和热稳定性好、机械强度高、抗污染性能好、易于改性等优点。b轴取向MFI分子筛膜因可以缩短传质路径、降低传质阻力、提高扩散效率,在膜分离和膜反应器领域有着广泛的应用前景,受到国内外学者的普遍关注。综述了b轴取向分子筛膜的制备方法及应用研究进展。详细介绍了原位水热合成法、二次生长法、微波辅助合成法、无凝胶法、固相转化法及纳米片法等。二次生长法可以控制分子筛膜的微观结构,且受载体表面性质的影响较小;微波辅助法可以缩短结晶时间,降低能耗,对工业化生产具有重要意义;无凝胶法具有制备工艺简单、环境友好等优点。在上述方法的基础上,将纳米片作为晶种可以降低膜厚。最后,展望了b轴取向MFI分子筛膜的发展前景,在制备b轴取向连续无缺陷MFI分子筛膜方面仍面临许多挑战,包括提高膜的机械强度和长期运行稳定性、实现粗糙或弯曲以及大尺寸载体表面取向膜层的制备等。     

无机固体吸附剂在二氧化碳捕集应用中的研究进展

随着全球气候变暖,二氧化碳的捕集、利用和封存（CCUS）逐渐成为科学界和工业界的研究热点。CCUS的关键是选择性地从气体混合物中捕集二氧化碳。目前二氧化碳捕集技术包括化学吸收、膜分离、吸附和低温分离等。吸附法是利用吸附剂对不同气体的吸附能力差异来进行二氧化碳捕集。综述了分子筛、介孔二氧化硅、黏土及多孔碳等无机固体吸附剂在二氧化碳捕集应用中的研究进展。对比了不同改性方法对吸附剂吸附二氧化碳性能的影响。从应用角度来看,分子筛、介孔二氧化硅、黏土具有潜在的成本效益,但仍需在工程设计开发方面得以进一步发展,以适用于不同应用需求的二氧化碳捕集。     

高铝粉煤灰高效增值利用新技术

针对当前高铝粉煤灰综合利用技术难题,提出了高铝粉煤灰预脱硅烧结法提取氧化铝新工艺。新工艺取消了铝酸钠溶液碳酸化分解工序,改为全种子分解工艺。通过合成技术优化,采用高苛性比合成技术,种分母液与预脱硅后的硅酸钠溶液可制备出合格的洗涤用4A沸石。生产过程中,通过补充少量水玻璃用于调节氢氧化铝和4A沸石两种产品的产出比例,可以较好地保障生产系统物料平衡。新工艺取消了石灰炉、氧化铝焙烧炉、铝酸钠溶液碳酸化分解和深度脱硅工序,工艺能耗降低,废渣排放量减少,碳排放量降低。此技术生产流程相对简单、技术可行、经济性好、竞争力较强。     

天然沸石在水处理中的应用

对天然沸石的概况和性质作了简单的概括,并对国内外在利用天然沸石处理污水中的有机物、氨氮、重金属,饮用水中除氟以及沸石在滤池中的净水作用作了归纳和总结。同时,对天然沸石在水处理中的应用前景作了初步的展望。