以酸解正硅酸乙酯为硅源合成ZSM-5分子筛的过程调控

正硅酸乙酯（TEOS）作为合成ZSM-5分子筛的常用硅源,其在不同酸碱介质中水解的前驱体聚合状态对ZSM-5分子筛的粒径和孔径分布具有调控作用。以酸性介质TEOS水解缩合的前驱体为硅源,在水热条件下合成ZSM-5分子筛,并利用XRD、SEM、BET、FI-IR等方法对反应不同阶段的样品进行表征分析。主要考察了水解程度、水解时间、合成过程的pH、晶化温度、晶化时间及模板剂用量对ZSM-5分子筛合成过程的调控,结果表明：以乙醇为共溶剂,以TEOS在硫酸介质pH=2.0时水解20 h的前驱体为硅源,水热合成过程中加入模板剂四丙基氢氧化铵（TPAOH）,铝源为氢氧化铝,180 ℃晶化30 h合成了粒径约为200 nm的ZSM-5分子筛,其比表面积提高了35.6%,平均孔径降低了48.6%。     

超微ZSM-5分子筛的合成

将原料硫酸铝、硅酸钠以及模板剂按不同配比,在实验室采用常规加热温度和压力合成超微ZSM-5分子筛,采用静态苯吸附、XRD、SEM和IR等表征方法对所得样品进行表征,结果表明,合成的产品从晶体结构符合ZSM-5分子筛的典型结构,颗粒大小达到超微分子范围。     

ZSM-5分子筛膜的形成过程及其影响因素

采用打磨法在多孔-αAl2O3载体上引入尺寸为100 nm的分子筛晶种,再用水热法合成了ZSM-5分子筛膜。考察了合成液中硅铝比、水硅比和碱度等对成膜的影响,并对合成的膜进行SEM、XRD表征。结果表明,在反应液配比为n(SiO2)∶n(Al2O3)∶n(Na2O)∶n(NBA)∶n(H2O)=100.0∶1.0∶9.0∶20.0∶3 000.0时,合成分子筛膜最好,膜厚约为11μm。并通过不同时间下的膜的SEM图表征膜的成膜过程,成膜主要是液相机制起作用,即存在于溶液中硅酸根和铝酸根离子在晶种的表面上缩聚使晶体长大。     

碱对硅藻土水热合成ZSM-5分子筛的影响

以硅藻土为原料,以氢氧化钠或氨水为碱源,分别水热合成出具有较高相对结晶度的钠型ZSM-5分子筛和氢型ZSM-5分子筛。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、吡啶吸附红外光谱(Py-IR)和N2-吸附脱附等手段,对所合成的样品进行了表征。结果表明,合成的Na ZSM-5分子筛和HZSM-5分子筛均具有较高的结晶度,但有不同的酸性、孔结构、形貌和粒径,粒径分别约为500 nm或7μm。相比硅藻土,晶化产物的比表面积、微孔表面积和微孔孔容均明显增大。用Na OH合成样品的比表面积、孔容大于用NH3?H2O合成的样品。采用氨水合成的ZSM-5分子筛经焙烧后可直接转化成氢型分子筛。     

ZSM-5的合成及应用进展

ZSM-5由于具有特殊的孔结构和物化性质而被广泛应用于化工各个领域。介绍了ZSM-5的合成方法及晶化机理,合成方法包括模板剂合成法（有机胺法、无机铵及醇类法）、微波合成法、无模板剂合成法,讨论了各种合成方法的优点和缺点,指出无模板剂的绿色合成方法是未来合成分子筛的重要方向。介绍了近年来ZSM-5在电化学、生物质、环境保护等领域的最新应用进展,为开发ZSM-5新的合成方法和利用途径提供参考。     

Organic template-free synthesis of ZSM-5/ZSM-11 co-crystalline zeolite

A series of ZSM-5/ZSM-11 co-crystalline zeolites with various compositions and morphologies were successfully synthesized via an organic template-free hydrothermal route and characterized by XRD, XRF, SEM, NMR and N₂ adsorption/desorption technologies. The effects of raw materials and batch composition were investigated systematically. Various silicon sources can be employed in the organic template-free synthesis of ZSM-5/ZSM-11 co-crystalline zeolite, however only a few types of aluminum sources are available. This organic template-free system is favorable to the aluminum-rich zeolite. With the increase of initial SiO₂/Al₂O₃ ratio, the ZSM-5 percentage in the ZSM-5/ZSM-11 co-crystalline zeolite increases as well as the crystal size, and especially the morphology of ZSM-5/ZSM-11 co-crystalline zeolite prepared from the colloidal silica-NaAlO₂ solution system changes gradually from nano-rod aggregation, micro-spindle to single hexagon and then to twinned hexagon crystals. Moreover, Na⁺ and OH⁻ in the initial materials can promote the nucleation of the ZSM-5/ZSM-11 co-crystalline zeolite significantly and are beneficial to the formation of crystals with relatively low length/width ratio, while K⁺ postpones the crystallization process seriously.     

模板剂在ZSM-5分子筛合成中的应用

分析了模板剂在合成ZSM-5分子筛中的作用机理,在总结常用ZSM-5分子筛模板剂的基础上,系统阐述了模板剂对ZSM-5分子筛的粒径大小、结晶度和晶体形态的影响,最后探讨了混合模板剂在ZSM-5分子筛合成中的应用。     

改性ZSM-5分子筛催化合成哌嗪

研究了不同金属离子改性得到的M-ZSM-5分子筛在以乙二胺(EDA)为原料合成哌嗪反应中的催化性能。通过NH3-TPD和BET法对催化剂进行表征,结果表明,经过离子交换后HZSM-5的骨架结构没有发生变化,仅仅是表面酸性发生了变化。重点考察了催化剂酸性对反应的影响,实验表明,提高弱酸和中强酸中心所占比例有利于哌嗪(PA)和三乙烯二胺(TEDA)生成。以Zn-ZSM-5和Zn/K-ZSM-5为催化剂,在常压,t=360℃,空速为0.25 g/(min.h),m(EDA)∶m(H2O)=4∶6的反应条件下,原料EDA的转化率分别为94.1%和82.6%;产物PA和TEDA的选择性分别为45.5%,42.1%和29.4%,50.1%。     

ZSM-5分子筛的合成与改性研究进展

ZSM-5分子筛是一种在石油催化裂化过程中常用的择型分子筛,具有良好的热稳定性、耐酸性和择型选择性。催化剂中ZSM-5分子筛的添加可以提高汽油辛烷值和烯烃产率。目前,中国已经形成了以催化裂化为主的重质油加工工艺,2013年原油加工量超过4亿t/a。在未来相当长一段时间,催化裂化加工重质劣质原料油仍是炼油厂的工作重点。综述了近年来国内外ZSM-5分子筛的合成与改性研究进展,为今后ZSM-5分子筛合成与改性方面的研究提供了一定的借鉴和参考。     

磷钨酸改性ZSM-5催化合成乙酸乙酯

采用吸附方法制备了磷钨酸改性ZSM-5分子筛催化剂,并对催化剂进行XRD表征,表征结果表明磷钨酸在分子筛中均匀分散,而且分子筛结构未遭到破坏。将催化剂用于合成乙酸乙酯,探讨了操作条件包括原料组成,催化剂用量和反应时间对酸转化率的影响并与浸渍方法得到的催化剂进行重复使用性能比较。得到最佳反应条件为:醇酸摩尔比为2∶1,催化剂用量为1.0%(质量分数),反应时间为6h,此时产品酸转化率为70.00%,催化剂连续使用6次活性无明显下降。     

原位水热合成法制备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制备了ZSM-5/堇青石整体式催化剂。考察了四丙基氢氧化铵(TPAOH)含量、水硅摩尔比和晶化温度等对ZSM-5分子筛在堇青石载体上负载量的影响。结果表明:模板剂TPAOH的含量对负载量有显著影响,当摩尔比n(TPAOH)/n(SiO2)≤0.2时,改变晶化温度和水硅摩尔比均可获得较佳的分子筛负载量;当n(TPAOH)/n(Si O2)0.2时,较高的碱度导致前驱体溶胶的溶解,使分子筛多在溶液中晶化,显著减小分子筛在堇青石载体上的负载量。当n(TPAOH)/n(Si O2)≤0.2时,水硅比减小,ZSM-5分子筛负载量逐渐增大,最大负载量可达42.8%。晶化温度降低,分子筛的负载量和晶粒均减小。整体式催化剂用于NO的催化氧化活性研究表明,堇青石载体上分子筛的负载量越高,整体式催化剂的比表面积越大,催化活性越好。     

ZSM-5沸石合成与改性技术进展

ZSM-5沸石在石油化工过程中得到广泛应用。阐述了ZSM-5沸石的合成、改性技术现状及其应用以及近年来的研究和开发应用最新进展，为ZSM-5沸石的开发利用提供新的思路。     

协同导向法合成ZSM-5/ZSM-11共生分子筛

使用四丁基铵(TBA~+)模板剂和Beta分子筛作晶种协同导向合成ZSM-5/ZSM-11共生分子筛。Beta分子筛晶种的加入扩大了ZSM-5/ZSM-11分子筛的合成相区,抑制了丝光沸石杂相的生成。研究了合成条件对共生结构中ZSM-5、ZSM-11的含量及分子筛晶体形貌的影响,发现相同条件下晶种添加量越大、合成碱度越小、投料硅铝比越高,共生结构中ZSM-11的含量越高,分子筛的晶粒尺寸越小。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、N_2物理吸附(BET)、~(27)Al魔角旋转固体核磁(MAS-NMR)、NH_3程序升温脱附(NH_3-TPD)等对样品进行表征,发现ZSM-5/ZSM-11共生分子筛具有高的结晶度、丰富的孔结构、优良的Al的配位状态和强酸性,是具有潜在应用价值的优良催化剂。     

无模板剂合成ZSM-5分子筛及其催化性能

采用水热合成法制备了无模板剂ZSM-5分子筛,考察了制备工艺对无模板剂ZSM-5分子筛结构的影响,并用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、傅立叶变换-红外光谱(FT-IR)和N2低温吸附(BET)等方法对合成产物的物相、形貌和酸性等进行了表征。结果表明,在140℃晶化24 h,可制得性能较好的无模板剂ZSM-5分子筛,其相对结晶度为151%,具有较大的比表面积、适中的酸强度和较高的热稳定性,在催化甲醇制丙烯(MTP)单程反应中,甲醇转化率为100%,丙烯选择性为39.5%。     

硅藻土为原料原位晶化合成ZSM-5分子筛

以硅藻土为原料,采用原位晶化方法合成ZSM-5分子筛,考察了晶化时间、水硅比、模板剂用量等因素对合成分子筛的影响。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重(TG)手段对所合成的样品进行了表征。得出了最适宜的合成条件:晶化温度170℃,晶化时间为72 h,水硅比为n(H_2O):n(SiO_2)=45~96,模板剂用量为n(模板剂):n(Al_2O_3)=12~20。该法合成的ZSM-5分子筛具有较高的相对结晶度,具有较小的粒径且分布均一,粒径为400~500 nm。     

Synthesis of ZSM-5 zeolite and silicalite from rice husk ash

Local rice husk was precleaned and properly heat treated to produce high purity amorphous SiO₂ for use in the synthesis of ZSM-5 zeolite and silicalite by hydrothermal treatment (150 °C) of the precursor gels (pH 11) under autogenous pressure in a short reaction time (4–24 h). A wide range of SiO₂/Al₂O₃ molar ratios (30–2075) and a small template content were employed to fully exploit the potential of rice husk ash (RHA). The mineralogical phases, morphology, specific surface area and pore volume of the synthesized products were investigated by XRD, FT-IR, SEM and BET analyses, respectively. Under the employed conditions, it was found that the gels with a low range of SiO₂/Al₂O₃ molar ratios (<80) produced an amorphous phase to poorly crystalline ZSM-5 zeolite; those with a medium range (80–200) favored well crystalline ZSM-5 zeolite production with a large surface area; whilst those with a high range of SiO₂/Al₂O₃ molar ratios (>200) yielded silicalite. The increase in Na₂O content, which was derived from the addition of NaAlO₂ to attain the desired SiO₂/Al₂O₃ molar ratio of the gel, did not significantly enhance the crystallization rate, crystallinity, or yield of products. On the contrary, these properties were greatly affected by the increase in the SiO₂/Al₂O₃ molar ratio.     

以低温固相碱熔活化高岭土为原料合成ZSM-5分子筛

以天然矿物高岭土为主要硅铝原料,经低温固相碱熔活化后,在常规水热条件下合成ZSM-5分子筛,考察m(高岭土)∶m(氢氧化钠)、碱熔温度及碱熔时间等因素对高岭土活化效果的影响。采用XRF、XRD、FT-IR和N2-吸脱附等对不同样品进行表征。结果表明,在m(高岭土)∶m(氢氧化钠)=1∶1.5、碱熔温度250℃和碱熔时间30 min条件下,可以实现高岭土完全活化。该活化方式不仅降低了活化温度,且能在极短时间内提高高岭土活性。以最适宜低温固相碱熔活化条件下所得活性硅铝物质为主要原料,硅溶胶为外加硅源,采用水热法合成高相对结晶度的纯相ZSM-5分子筛。与工业ZSM-5分子筛相比,合成ZSM-5分子筛具有更大的比表面积和孔容。     

利用高岭土合成ZSM-5沸石

对苏州高岭土的特性以及不同温度焙烧的高岭土结构变化进行了考察,以碱抽法确定其中的活性SiO2和活性Al2O3的含量,分别以有胺法(正丁胺)和无胺法合成得到较高相对结晶度的ZSM-5沸石,并对产物进行表征.结果表明,高岭土最佳焙烧温度为950℃,有胺法和无胺法合成的ZSM-5沸石相对结晶度分别达54.6%和53.3%,产...     

ZSM-5/SAPO-5催化合成二芳基乙烷

对二甲苯与苯乙烯烷基化反应制二芳基乙烷反应体系进行考察。采用固定床反应器,在ZSM-5/SAPO-5复合分子筛催化剂下,研究了原料配比、反应温度、反应压力和空速对苯乙烯转化率和二芳基乙烷选择性的影响,确定了最佳工艺条件:苯乙烯与二甲苯物质的量比为1∶6,反应温度70℃,反应压力3.0 MPa,空速1.0 h~(-1),此条件下,苯乙烯转化率达100%,二芳基乙烷的选择性达80.48%。     

低成本合成介孔ZSM-5沸石及其负载CoMo催化剂的加氢脱硫活性

以廉价的水玻璃、硫酸铝为原料,以阳离子聚季铵盐为介观尺度模板剂,通过水热合成方法制备了较高结晶度的介孔ZSM-5沸石(MZSM-5)。采用等体积浸渍法制备MZSM-5负载CoMo金属硫化物催化剂(CoMo/MZSM-5),考察了其对4,6-二甲基二苯并噻吩加氢脱硫活性。与传统的γ-Al2O3负载的CoMo(CoMo/γ-Al2O3)催化剂相比,CoMo/MZSM-5表现出更高的加氢脱硫活性。