HZSM-5/Silicalite-1复合分子筛的甲苯甲醇烷基化反应的催化性能

采用水热合成法在商业HZSM-5分子筛表面生长了一层Silicalite-1纯硅分子筛层,在典型反应条件下评价了复合分子筛对甲苯甲醇烷基化反应的催化性能。考察了水热合成原料配比、晶化时间对催化活性的影响,在HZSM-5(n(SiO2)/n(Al2O3)=80)与Silicalite-1合成液固液配比为1:30g/mL,晶化温度为100℃,晶化时间为18h条件下合成的复合分子筛催化剂的对二甲苯选择性为56.66%。在HZSM-5外表面适当生长纯硅Silicalite-1分子筛,提高了对二甲苯产物选择性。     

高度取向ZSM-5分子筛膜的制备及其CO2/H2分离性能

利用Langmuir-Blodgett(LB)技术,在多孔α-Al₂O₃底基表面获得排列致密且高度b-轴取向的纯硅Silicalite-1分子筛晶粒层;其次以有序组装的LB晶粒层作为晶种,以可促进Silicalite-1分子筛晶粒沿b-轴方向生长的溴化六丙双铵(dimer-TPABr)为结构导向剂,采用二次生长法,合成了连续致密的ZSM-5分子筛膜。SEM和XRD表征结果表明,在175 ℃晶化48 h制得的ZSM-5分子筛膜厚度约为2μm,其b-轴晶体优先取向值高达0.862,表明制备的ZSM-5分子筛膜高度b-轴取向。在25 ℃、渗透压力为0.3 MPa下,该取向ZSM-5分子筛膜的CO₂/H₂气体的分离因子达到7.37,对应的CO₂分子渗透通量为5.96×10^-7 mol/(m²•s•Pa),说明制备的ZSM-5分子筛膜具有较好的CO₂/H₂气体分离性能;同时说明利用LB技术可在多孔底基表面制备用于气体分离的取向分子筛膜。     

X分子筛表面Silicalite-1膜的制备及形成过程

为了提高对二甲苯吸附选择性,采用四丙基氢氧化铵溶液对X分子筛预处理,制备出X/Silicalite-1核壳材料,采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、氮气物理吸附等手段表征其物化性质,并进行静态吸附评价实验。结果表明,X分子筛表面形成了完整、均一的Silicalite-1膜层,膜层厚度约87 nm,而X分子筛没有被明显破坏。水热处理过程中,正硅酸四乙酯水解形成无定形硅物种并附着在X分子筛表面,在四丙基氢氧化铵和氢氧根离子的作用下,无定形硅物种逐渐晶化为Silicalite-1膜层,同时形成独立Silicalite-1分子筛;随着晶化时间的延长,独立Silicalite-1分子筛转化为膜层,使Silicalite-1膜层增厚。与X分子筛相比,X/Silicalite-1的对二甲苯分离系数α_PX/EB、α_PX/MX、α_PX/OX均提高,三者从大到小依次为α_PX/MX、α_PX/OX、α_PX/EB。     

Silicalite－1／Ti02复合层上Silicalite－1膜的合成与表征

为了获得高性能Silicalite－1沸石膜,采用提拉法在大孔α—Al2O3载体上制备了Silicalite-1／TiO2复合过渡层,再在此过渡层上水热合成Silicalite-1沸石膜。探讨了过渡层中Silicalite-1晶种对成膜性能的影响,并采用XRD、SEM和单组分气体渗透测试对Silicalite-1沸石膜进行表征。结果表明,采用该方法合成得到了典型的Silicalite-1沸石膜,没有其它杂晶出现,同时缩短了传统水热合成法的成膜周期。所得Silicalite-1沸石膜层薄而致密,晶粒小而均匀,没有大的缺陷,紧密围绕载体表面生长。在25℃、0．1MPa条件下,该Silicalite-1沸石膜的H2渗透速率为1．0×10^-6mol／（m^2·s·Pa）,H2／SR6理想分离因数达到205．4;在200℃、0．1MPa条件下,H2渗透速率达到2．1×10^-6mol／（m^2．s．Pa）,H2／N2理想分离因数汰到3．5。     

采用改进的二次生长法在多孔α-Al_2O_3陶瓷管上合成Silicalite-1沸石膜

以钛溶胶分散Silicalite-1沸石晶种,采用提拉法在α-Al2O3陶瓷管上负载晶种层,通过二次水热合成在多孔α-Al2O3陶瓷管上制备Silicalite-1沸石膜。考察了晶种悬浮液中晶种的含量、提拉次数和制膜合成液的水与正硅酸乙酯摩尔比对Sili-calite-1沸石膜性能的影响。采用扫描电子显微镜和X射线衍射方法对Silicalite-1沸石膜的形貌和结构进行了表征。实验结果表明,制膜条件对Silicalite-1沸石膜渗透性能有较大影响;适宜的制膜条件为:制膜合成液的水与正硅酸乙酯摩尔比120、晶种悬浮液中晶种的质量分数10%、提拉次数6次。所合成Silicalite-1沸石膜表面连续、致密、与陶瓷管结合紧密;在323K、0.1MPa压差的条件下,Silicalite-1沸石膜的H渗透速率为7.36×10-7mol/(m2·s·Pa),H/SF理想分离因数为28.6。     

MFI型核壳分子筛在甲苯甲醇烷基化反应中的催化性能

 以类苯环形 HZSM-5分子筛为核,通过动态水热法在其上外延生长一层纯硅 Silicalite-1壳层,合成了 HZSM-5/Silicalite-1复合分子筛催化剂,对其进行了 XRD、SEM、NH₃-TPD 和 Py-IR 表征,并在连续流动固定床反应器中进行甲苯甲基化合成对二甲苯催化反应评价其催化活性。结果表明,合成的是以 HZSM-5为核、Silicalite-1为壳的核壳分子筛,Silicalite-1壳层的覆盖度为86%;与纯 ZSM-5相比,复合分子筛的酸性明显减弱,且酸量减少。HZSM-5/Silicalite-1复合分子筛对甲苯甲基化合成对二甲苯反应表现出了高的催化活性和较高的对位选择性,在甲苯的转化率为28.1%时, 对二甲苯选择性达到74.3%。     

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。     

Silicalite-1沸石/TiO2复合层上Silicalite-1膜的合成与表征

 为了获得高性能Silicalite-1沸石膜,采用提拉法在大孔α-Al₂O₃载体上制备了Silicalite-1/TiO₂复合过渡层,再在此过渡层上水热合成Silicalite-1沸石膜,探讨了过渡层中Silicalite-1晶种对成膜性能的影响。并采用XRD、SEM和单组分气体渗透测试对Silicalite-1沸石膜进行表征。结果表明,采用该方法合成得到了典型的Silicalite-1沸石膜,没有其它杂晶出现,同时缩短了传统水热合成法的成膜周期。所得Silicalite-1沸石膜层薄而致密,晶粒小而均匀,没有大的缺陷,紧密围绕载体表面生长。在25℃、0。1MPa条件下,该Silicalite-1沸石膜的H₂渗透速率为1.0×10^-6mol/（m²·s·Pa）,H₂/SF₆理想分离因数达到205.4;在200℃、0.1MPa条件下氢气渗透速率达到2.1×10^-6mol/（m²·s·Pa）,H₂/N₂理想分离因数达到3.5。     

热浸渍预涂晶种温度对T型分子筛膜性能的影响

通过热浸渍法在α-Al2O3载体管表面预涂晶种,进而制备得到T型分子筛膜,通过XRD和SEM技术对其进行了表征,并在90%(w)异丙醇-10%(w)水体系中评价了T型分子筛膜的渗透汽化性能,考察了第二次涂晶温度和合成时间对T型分子筛膜的形成和分离性能的影响以及T型分子筛膜的重复性。实验结果表明,两次涂晶温度分别为180℃和100℃以及T型分子筛膜的晶化时间为24 h时,所制备的T型分子筛膜在70℃、90%(w)异丙醇-10%(w)水体系中进行渗透汽化性能测定,渗透通量基本大于1.20 kg/(m2·h)、分离因子为3 000~3 600,具有很高的重复性。通过优化第二次涂晶温度及合成时间,能合成出高通量、高重复性的T型分子筛膜。     

电泳沉积预涂晶种制备NaY分子筛膜及其分离性能

通过电泳沉积方法预涂晶种二次生长法制备出Y型分子筛膜。采用Y型分子筛合成的导向剂作为预涂晶种。考察了导向剂的陈化时间,电泳电压和电泳沉积时间对晶种质量以及分子筛膜的影响。结果表明,在电泳的作用下,导向剂作为晶种能够均匀地沉积在载体表面。二次合成后的载体的XRD表征显示,纯的Y型分子筛膜成功地生长在载体表面。SEM电镜表明,经过二次合成后的载体表面被高度孪生的分子筛晶体所覆盖。分子筛膜在不同渗透温度条件的分离性能用CO2/N2混合物进行评价。此外,考察了不同浓度的异丙醇水溶液在分子筛膜上的渗透汽化脱水性能。合成的Y型分子筛膜展现出较好的脱水性能和渗透通量.     

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。     

低温水热合成ZSM-5/堇青石整体式催化剂

以蜂窝状堇青石为载体,采用原位水热合成法在120 ℃晶化温度下制备了ZSM-5/堇青石整体式催化剂。采用XRD、SEM对制备得到的整体式催化剂进行表征,并对整体式催化剂进行了牢固度测试以及NO催化氧化活性研究。结果表明,在120 ℃晶化温度下成功制备了15 μm厚负载量为25.8%的ZSM-5分子筛涂层;和传统的170 ℃的晶化温度相比,120 ℃晶化温度下制备的整体式催化剂上分子筛涂层的均匀性更好,牢固度更高。NO催化氧化结果表明,低温晶化下得到的整体式催化剂表现出良好的NO催化氧化效率。     

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。     

沸石分子筛膜的合成与应用

综述了沸石分子筛膜的合成方法和应用。介绍了制备沸石分子筛膜最常用的水热合成法。包括晶种法和原位合成法,以及沸石分子筛膜在气体分离、渗透汽化和膜反应器中的应用。重点阐述了被广泛研究的MFI型分子筛膜的制备方法与应用。详细讨论了多孔支撑体、晶种、水热合成条件以及合成液组成等因素对晶体生长和膜的形态以及对MFI型分子筛膜分离性能的影响,介绍了定向生长MFI型分子筛膜制备方法的最新进展。展望了沸石分子筛膜的研究方向。     

一种简单修饰法合成的Silicalite-1沸石膜及其气体渗透性能

 采用原位水热法在粗糙大孔α-Al₂O₃载体管上预先合成Silicalite-1沸石, 程序升温焙烧该管后,用砂纸打磨管表面, 再用原位水热法在打磨后的管上二次合成Silicalite-1沸石膜. 利用XRD、SEM及单组分气体渗透实验对制备的沸石膜进行表征, 并初步考察了影响打磨修饰法制备Silicalite-1沸石膜性能的主要因素. 结果表明, 合成的沸石膜是典型的Silicalite-1;其晶粒排列紧密, 呈互锁生长, 表面平整, 无晶间孔或针孔存在. 打磨前水热预处理载体管的时间和砂纸型号对合成沸石的质量影响较大. 室温下, 打磨修饰法制备的Silicalite-1沸石膜的H₂渗透率达到1.2×10^-6mol/(m²·s·Pa), 且H₂/N₂、H₂/SF₆的理想分离系数分别达到3.9、20.6和84.8.     

在复杂水热合成体系下制备K-ZSM-5沸石分子筛

以生物质气化电厂废弃稻壳灰(RHA)为原料,通过KOH溶液水热处理制取RHA硅溶胶,研究MFI分子筛晶体在复杂合成液体系中的生长习性.考察了在复杂合成体系中,模板剂种类、模板剂用量、Si/Al比、晶化温度、晶化时间等因素对K-ZSM-5分子筛合成过程的影响规律.结果表明,以废弃RHA为原料,采用结构导向作用较强的TPABr模板剂,可在较宽Si/Al摩尔比范围(30～2002)内合成出K-ZSM-5分子筛.所制备的分子筛产品结晶度高、晶形完备、具有丰富的微孔结构、较大的比表面积和优良的热稳定性,具备了用做工业催化剂和吸附剂的基础.     

采用含氟体系制备NaY分子筛膜

采用二次生长法,在含氟体系中制备了高渗透气化性能的NaY分子筛膜。比较了含氟体系和无氟体系中NaY分子筛的晶化过程和NaY分子筛膜的渗透气化性能,并对晶化时间和溶胶硅/铝摩尔比(n(SiO2)/n(Al2O3))进行了优化。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDX)表征了NaY分子筛膜层晶体结构。结果表明,合成体系中添加NH4F,可有效抑制分子筛膜层中P型分子筛杂晶的形成。含氟体系中合成的NaY分子筛膜比无氟体系合成的NaY分子筛膜具有更高的渗透气化性能。在n(SiO2)/n(Al2O3)=25、晶化时间为6.5h条件下,合成的5根NaY分子筛膜应用在75℃、水/乙醇质量比10/90体系中的平均渗透通量和平均分离因子分别为(5.3±0.3)kg/(m2.h)和63±3。     

在多孔陶瓷载体上X型分子筛生长成膜的研究

研究X型分子筛在多孔陶瓷载体上的生长条件 ,合成膜的晶化液组成n(SiO2 ) /n(Al2 O3) =3 .0～ 5 .0 ,n(Na2 O) /n(SiO2 ) =1.3～ 9.8,n(H2 O) /n(SiO2 ) =12 0～ 80 0 ;晶化温度 85～ 10 5℃ ;晶化时间 2 4～ 96h。SEM显示多孔陶瓷载体上负载生长分子筛膜要经过 6～ 7次涂膜操作 ,才能获得较理想的均匀连续的顶膜 ,膜厚 10～ 2 5 μm。考察了晶化液的配方、合成条件及晶化次数对分子筛负载量的影响 ,多孔载体的表面形貌及规格对表面膜均匀连续性的影响等。结果表明 ,成膜的渗透通量下降为载体的 7%～ 9% ,分子筛膜选透率用 (C4H9) 3N和 (C4F9) 3N的纯蒸汽表征 ,在 3 5 0℃下 (C4H9) 3N对 (C4F9) 3N的选透率达到 69。     

浸渍法制备Al-SBA-15分子筛的稳定性和催化性能研究

The mesoporous Al-SBA-15 zeolite was obtained via impregnation of pure silica-based SBA-15 zeolite with aluminum nitrate.The Al-SBA-15 sample was calcined in air at 800 ℃ for 6 h and hydrothermally treated at near 100 ℃ for 120 h,respectively,and then the thermal and hydrothermal stability of Al-SBA-15 sample was investigated by X-ray diffractometry (XRD),scanning electron microscopy (SEM),transmission electron microscopy (TEM) and nitrogen adsorption and desorption techniques.The Al-SBA-15 sample was also studied by 27 Al nuclear magnetic resonance (27 Al NMR) and ammonia temperature programmed desorption (NH 3-TPD) techniques.In addition,the catalytic activity of Al-SBA-15 zeolite was investigated by the Friedel-Crafts reactions of 2,4-di-tert-butylphenol with cinnamyl alcohol.The test results showed that the thermal and hydrothermal stability of Al-SBA-15 zeolite was better than that of SBA-15 zeo-lite.The Al-SBA-15 zeolite sample prepared by impregnation method exhibits more framework aluminum species and Al-O-Si units.Therefore,the number of the surface hydroxyl groups was reduced,resulting in the stabilization of framework structure ofAl-SBA-15 zeolite.The aluminum species can form weak and medium-strong acid sites with catalytic activity.     

小晶粒Y分子筛气相超稳化方法研究

为了解决小晶粒Y分子筛热稳定性及水热稳定性较差的问题，以不同粒径NaY分子筛为原料，采用四氯化硅气相超稳化方法制备超稳Y分子筛，考察不同粒径及不同硅铝比对Y分子筛物化性质、微反活性及水热稳定性的影响。结果表明：采用四氯化硅气相超稳化法对分子筛进行脱铝补硅，可以大幅提高小晶粒Y分子筛的水热稳定性；粒径约700 nm、晶胞常数大于2.440 nm的小晶粒超稳Y分子筛在800 ℃、4 h、100%水蒸气条件下水热老化处理后，其酸性、相对结晶保留度与常规粒径的气相超稳Y分子筛相当。由于小晶粒超稳Y分子筛具有更丰富的外表面活性中心，更有利于无法扩散到分子筛孔内的大分子进行反应，1，3，5-三异丙基苯的反应结果表明，其转化率比在常规粒径超稳Y分子筛上提高15～23百分点。