原位水热合成ZSM-5/堇青石整体催化剂及其对甲苯、甲醇烷基化的催化性能

以蜂窝状堇青石为载体,采用原位水热合成法制备ZSM-5/堇青石整体催化剂,采用XRD和SEM等手段对其进行表征,考察模板剂四丙基氢氧化铵（TPAOH）用量、硅铝比和晶化时间等因素对ZSM-5分子筛在堇青石载体表面生长的影响,并评价其对甲苯、甲醇烷基化反应的催化性能。结果表明：通过调节TPAOH用量、硅铝比、晶化时间等条件,可有效控制ZSM-5在堇青石表面的生长;不同硅铝比的ZSM-5在堇青石表面生长的差异较大,而通过调节TPAOH用量可有效控制ZSM-5在载体表面的负载量和晶体颗粒直径;与ZSM-5粉末催化剂相比,ZSM-5/堇青石整体催化剂上的甲苯转化率降低,而对二甲苯选择性提高;随着硅铝比增大,ZSM-5/堇青石整体催化剂上的甲苯转化率降低,而对二甲苯选择性提高。     

原位合成SAPO-34/堇青石整体式催化剂

运用水热合成方法以吗啡林为模板剂在堇青石上原位合成了SAPO-34分子筛,通过XRD和SEM等测试方法对整体式催化剂进行表征.实验结果表明,堇青石经过一次负载之后表面可牢固均匀地生长一层厚度约为20～30μm的SAPO-34分子筛.同时考察了凝胶浓度对整体式催化剂制备的影响,在堇青石蜂窝陶瓷上生长的分子筛量随着凝胶中含水量的增加而减少.     

纳米ZSM-5-MCM-41的制备及其在汽油芳构/加氢脱硫中的应用

以纳米ZSM-5为硅源,采用分子筛硅源法制备了纳米ZSM-5-MCM-41介微孔复合分子筛,并对合成试样进行了XRD、NH3-TPD、SEM及Py-IR等表征,考察了晶化过程中体系pH值、晶化温度、晶化时间、模板剂用量和碱溶液浓度对ZSM-5-MCM-41复合分子筛结构及性质的影响。采用模拟原料油,在高压微反装置上评价了以复合分子筛为载体制备的Co-Mo/ZSM-5-MCM-41催化剂的催化性能。结果表明,与基于机械混合载体的催化剂相比,基于分子硅源法制备复合分子筛载体的催化剂有较高的芳构性能和脱硫性能,在压力1.5MPa、温度350℃、氢油体积比300,空速2h-1条件下,模拟原料的芳构产率和脱硫率分别为15.08%和95.48%。     

高硅β分子筛的原位合成及其在甲苯催化燃烧中的应用

采用水热合成法在堇青石蜂窝陶瓷载体上原位合成了整体化的高硅β分子筛(β/CH),采用XRD和SEM手段对其进行表征,筛选出有利于原位合成的堇青石预处理方式和晶化方式,并探索了最佳原位合成条件;考察了制备方法对Pd/β/CH整体催化剂催化燃烧性能的影响。实验结果表明,在用质量分数10%的HNO3溶液80℃下处理2 h后的堇青石蜂窝陶瓷载体的内外表面上,采用动态晶化方式一次水热合成,可均匀生长出β分子筛;在保证原位生长质量的情况下,最佳的凝胶投料比为n(四乙基氢氧化铵)∶n(SiO2)∶n(Al2O3)∶n(HF)∶n(H2O)=0.52∶1∶0.003 3∶(0.31～0.37)∶14.25,最佳晶化时间为5 d。与浸渍法相比,采用原位合成法制备的Pd/β/CH整体催化剂的催化燃烧性能明显提高,在β分子筛质量分数32.5%和Pd质量分数0.5%时,甲苯在270℃即可完全转化。     

甘油辅助下晶种法合成ZSM-5分子筛

以硅溶胶为硅源,甘油为辅助剂,采用晶种替代有机模板剂在水热条件下合成ZSM-5分子筛。考察了晶化温度和甘油对ZSM-5分子筛相对结晶度、晶粒尺寸、比表面积和酸性等性质对其催化性能的影响。利用Ｘ射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、N2吸附-脱附（BET）、NH3-TPD等分析手段对不同甘油含量分子筛样品进行表征。结果表明：在170℃晶化温度下,适量甘油辅助剂的添加,可以提高ZSM-5沸石分子筛的相对结晶度,并在一定程度上抑制α-SiO2杂晶的产生,从而提高其比表面积。在甲苯歧化反应中,添加甘油合成的ZSM-5催化剂表现出优良的催化性能,与未添加甘油合成的ZSM-5催化剂相比,甲苯转化率提高6～7百分点。     

M-Mn-W/SiO_2/堇青石整体式催化剂及其甲烷氧化偶联反应性能

以Na2WO4、Mn、M(M=Ce,Bi,Sr,La)为活性组分,采用浸渍法制备了一系列M-W-Mn/SiO2/堇青石整体式催化剂。在微型固定床反应器中对催化剂的甲烷氧化偶联反应性能进行了评价。采用XRD和TPR对催化剂的结构进行了表征。考察了反应条件对催化性能的影响。催化活性评价结果表明,在较大的空速下,M-W-Mn/SiO2/堇青石整体式催化剂具有较好的甲烷氧化偶联反应性能,其中活性最好的4%Ce-5%Na2WO4-2%Mn/SiO2/堇青石整体式催化剂,在甲烷转化率为32.9%时,甲烷转化率和C2烃选择性之和可达82.9%。XRD结果显示,M-W-Mn/SiO2/堇青石整体式催化剂除了堇青石的特征峰以外,存在α-方石英、Na2WO4、Mn2O3以及一些氧化物的物相。TPR结果显示,催化剂的各活性组分之间存在一定的相互作用,从而对催化剂的甲烷氧化偶联催化反应的性能有不同的影响。     

以水玻璃为硅源合成ZSM-5沸石分子筛

以水玻璃为硅源,分别采用晶种法和模板剂法合成了ZSM-5分子筛原粉。借助X射线衍射仪、X荧光光谱仪分析了ZSM-5组成及结晶度,采用扫描电镜观测了ZSM-5分子筛晶粒形态。结果表明,采用晶种法,在180℃下晶化10~15 h,可制备平均硅铝比为35.5的ZSM-5分子筛原粉;以正丁胺为模板剂,于160℃晶化24 h,可制备结晶度为94%,硅铝比为105的ZSM-5分子筛原粉。分别以晶种法和模板剂法合成的HZSM-5分子筛为活性组分的催化剂,均具有较好的水热稳定性。     

TS-1整体催化剂的制备及其对苯羟基化的催化性能

实验将堇青石载体浸渍于TS-1分子筛母液中,以原位水热法合成了TS-1/堇青石整体催化剂,对其结构进行了表征,并将其用于苯羟基化合成苯酚的反应中。结果表明:在n(TEOS)∶n(TBOT)∶n(TPAOH)∶n(H2O)=1∶0.025∶0.25∶50、除醇温度80℃、晶化温度170℃、晶化时间110h、焙烧温度550℃、焙烧时间6h条件下,可得到催化性能较好的催化剂。在甲醇-水两元混合体系中,在n(水)∶n(甲醇)=0.78、反应时间10h、n(过氧化氢)∶n(苯)=4.76∶1、反应温度为60℃条件下,苯酚收率可达8.43%。     

晶种法合成ZSM-5分子筛规律的研究

以水玻璃为硅源,采用晶种替代有机模板剂在水热条件下合成ZSM-5分子筛。考察晶化温度、晶化时间、水硅比及合成凝胶pH值对ZSM-5分子筛相对结晶度的影响,结果表明,在无机体系中,当水硅摩尔比[n(H2O)/n(SiO2)]为18时,合成ZSM-5分子筛的最佳条件为：晶化时间10～13 h,晶化温度180 ℃,凝胶pH值控制在9左右。采用XRD、SEM等方法对采用晶种和引入有机模板剂正丁胺两种方法合成的ZSM-5分子筛样品进行表征,并以大庆VGO为原料,在重油微反装置上对分子筛进行催化性能评价,结果表明：在原料配比相同的情况下,两种方法合成的ZSM-5分子筛样品的结晶度、晶体形貌都相差不大,且具有较高的结晶度;两种方法合成的ZSM-5分子筛的催化性能差别不大。     

堇青石整体式脱硝催化剂TiO2涂层的制备研究

以铝溶胶为黏结剂,采用浆液浸涂法对堇青石蜂窝陶瓷基体进行涂覆,制备整体式脱硝催化剂的TiO2涂层。考察了pH对TiO2浆液黏度的影响,以及不同添加剂对TiO2浆液涂覆效果的影响,并结合超声振荡、BET、扫描电镜和X射线衍射等分析测试手段对TiO2涂层进行表征。实验结果表明：TiO2浆液黏度随pH的增加呈先降后升的趋势,当pH为1.780时,TiO2浆液的黏度最低;TiO2涂层可使堇青石蜂窝陶瓷基体的比表面积明显增加;添加尿素或六次甲基四胺均可提高TiO2涂层在堇青石蜂窝陶瓷基体上的负载量和牢固度,其中添加质量分数3%的尿素或质量分数0.1%的六次甲基四胺时涂层负载量和牢固度较高。     

合成条件对ZSM-35分子筛结构和形貌的影响

分别以乙二胺、环己胺和吡咯烷为模板剂,采用静态水热晶化法合成ZSM-35分子筛。通过XRD、SEM、低温N2吸脱附手段对分子筛的晶体结构、形貌和孔结构进行表征,对加料顺序、碱度、晶化温度和时间以及模板剂种类等影响分子筛合成的因素进行考察。结果表明：ZSM-35分子筛需在较强的碱性条件下合成,晶化温度为170 ℃时得到的分子筛样品结晶度较好,晶化时间适当延长有利于晶体的生长;模板剂种类对分子筛的形貌和粒径有较大影响,采用吡咯烷作模板剂在相同条件下得到的分子筛粒径最小,同时采用乙二胺和环己胺作模板剂时,得到了片状且分散较好的小粒径晶体。     

以硅藻土为原料水热合成ZSM-5分子筛

以天然矿物硅藻土为主要原料,利用常规水热法合成出了具有较高结晶度的ZSM-5分子筛。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)等手段对合成样品进行了表征。考察了晶化时间、晶化温度、合成体系pH以及铝酸钠的加入量等因素对晶化产物的影响。结果表明,以硅藻土为原料,水热法合成ZSM-5分子筛的最适宜条件为：晶化时间48 h,晶化温度170 ℃,合成体系的pH 13.0,铝酸钠的加入量为硅藻土质量的4%。结合XRD和SEM等表征结果,提出了硅藻土水热晶化合成ZSM-5分子筛的可能形成过程。     

以苏州高岭土为原料合成ZSM-5分子筛

以苏州高岭土为原料,在水热体系中成功地合成了ZSM-5分子筛.采用XRD,SEM,FT-IR及N2吸附手段对合成的ZSM-5分子筛的结构及酸性分布进行了表征;以大庆VGO为原料,在重油微反装置上对合成的ZSM-5分子筛催化剂进行了催化性能评价.结果表明,这种ZSM-5分子筛与化学合成法得到的ZSM-5分子筛物化性质类似,具有良好的结晶度.这种合成的ZSM-5分子筛中强酸都是以B酸为主,L酸量较少,有利于催化裂化反应的进行;这种合成的ZSM-5分子筛催化剂作为普通催化裂化催化剂的添加剂,使丙烯收率由7.12%上升到9.78%,液化石油气收率由22.97%上升到29.88%,对丙烯具有较好的选择性,增产丙烯效果明显.     

无胺体系中ZSM-5分子筛的合成研究

以工业用水玻璃和硫酸铝为原料，采用水热法在无机体系中合成ZSM-5分子筛，并通过XRD、N2吸附脱附等测试手段对合成样品进行了表征，考察了主要合成条件对分子筛性能的影响。研究结果表明，不同的晶化温度所需的最佳晶化时间有所不同，晶化温度高则所需的晶化时间就相对较短；当pH值在9.5~10.5之间时，才能得到性能好的ZSM-5分子筛。研究还发现，投料Si/Al比、晶种加入量、硅源温度对分子筛的性能有着显著的影响。     

无模板剂ZSM-5沸石膜在乙酸乙酯渗透汽化脱水中的应用

采用二次生长法,以α-Al2O3为载体,制备无模板剂ZSM-5沸石膜,并用异丙醇-水体系表征膜的渗透汽化性能。通过优化膜合成液的SiO2/Al2O3摩尔比、晶种浓度、晶化次数、晶化时间以及F/Si摩尔比,制备得到具有高渗透汽化性能的ZSM-5沸石膜。将此沸石膜用于乙酸乙酯脱水实验,考察了操作温度对其渗透汽化脱水性能的影响。结果表明,采用优化条件制备的超亲水性无模板剂ZSM-5沸石膜,在70℃时,对质量分数90%的异丙醇水溶液的渗透通量和分离因数可分别达0.358 kg/(m2?h)和10338;对97%的乙酸乙酯水溶液进行渗透汽化脱水,渗透通量可达0.287 kg/(m2?h),分离因数可达3790。     

金属基体表面处理对ZSM-5分子筛膜原位生长及其结合强度的影响

考察了镍合金基体表面处理对ZSM-5分子筛膜原位生长及其结合强度的影响,采用纳米压入法测量了ZSM-5分子筛膜的力学特性,采用热冲击法和拉伸法评价了分子筛膜与基体之间的结合强度。结果表明,ZSM-5分子筛膜的硬度和弹性模量分别为5.6 GPa和50.6 GPa;基体经高温氧化(950℃)后,原位生长的ZSM-5分子筛晶体数量减少,分子筛膜的抗热冲击能力提高,界面结合强度降低;基体经盐酸或硝酸处理后,原位生长的ZSM-5分子筛晶体数量与酸溶液浓度有关,分子筛膜与基体之间的结合强度增大。     

以焙烧高岭土为原料合成ZSM-5分子筛

以焙烧高岭土为原料,采用水热法合成ZSM-5分子筛,考察了晶化温度、晶化时间、模板剂用量以及投料硅铝比等因素对分子筛合成的影响,得出了最佳的合成条件：晶化温度为140～160℃,晶化时间为24h, n(TPAOH)/n(SiO2)=0.10,投料硅铝比为15:1。采用XRD,SEM,N2 吸附脱附等手段对最佳条件下所合成的样品进行表征,结果表明,以焙烧高岭土为原料可以合成出结晶度相对较高、微孔分布集中于0.56 nm、晶粒大小约2μm的小颗粒ZSM-5分子筛。