密度泛函理论研究Y分子筛的Bronsted酸性

利用密度泛函理论(DFT),研究了Y分子筛骨架上4种O—H(Bronsted酸位)的酸性,计算基于以B酸位为中心的团簇模型,采用BLYP方法。结果表明,通过计算Y分子筛的团簇结构、去质子化能量以及NH3,C5H5N在B酸中心上的吸附能,得出Y分子筛4种O—H的酸性由强至弱顺序为:SOD笼内的O 2 H、超笼内的O 4 H、超笼内的O 1 H/六棱柱内的O 3 H,即Y分子筛中最强的B酸位在SOD笼内。4种酸性中心与碱性探针分子之间的吸附稳定性由强至弱的顺序为O 4,O 1,O 2/O 3,分子筛的空间位阻致使吸附稳定性顺序与酸性顺序不同。探针分子通常倾向于与B酸位在超笼内吸附。     

采用密度泛函理论研究金属离子改性Y型分子筛的酸性

采用量子力学中的密度泛函理论（DFT）研究了各种金属离子改性对Y分子筛 B酸强度的影响,并进一步探讨了分子筛酸性与金属离子性质的关系。结果表明,以水合离子形式进入Y型分子筛β笼Ⅰ′位的金属离子与分子筛骨架 O2和 O3 原子相互作用,使 O1原子的负电荷减弱,Al-O1键长变短,O1-H 伸缩振动频率减小,导致Y分子筛的 B酸强度增大;按照金属离子对Y分子筛 B酸强度的影响,可将改性用的金属离子分为3类,Ⅰ类为 V³⁺ 、Ga³⁺ 、Cr ³⁺ 、In³⁺和 Fe³⁺ ,Ⅱ类为 Y³⁺、Ce³⁺和 La³⁺ ,Ⅲ类为 Ni²⁺ 、Zn²⁺ 、Mg²⁺ 、Cu²⁺和 Mn²⁺ ,则金属离子改性Y分子筛的 B酸性的相对强度由大到小的顺序为Ⅰ类金属离子改性、Ⅱ类金属离子改性、Ⅲ类金属离子改性Y分子筛。     

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.     

Y型分子筛复合材料的改性及其裂化性能

采用两交一焙的工艺对Y型分子筛复合材料(NSY)进行改性处理,采用X射线衍射、X射线荧光光谱仪、氮气吸附法、差热分析仪等测试了改性后NSY的物化性能。将改性后稀土含量不同的NSY复合材料制备催化剂,采用小型固定流化床考察了催化剂的催化裂化性能。结果表明,稀土含量高的NSY复合材料具有好的重油转化能力和高的汽柴油收率;稀土含量低的NSY复合材料具有较好的焦炭选择性和高的液化气收率。     

Y分子筛重整催化剂的制备和性能评价

对Y型分子筛进行Ce³⁺或La³⁺阳离子交换,采用浸渍法制备出Pt/CeY或Pt/LaY催化剂;对催化剂进行XRD、N₂物理吸附-脱附、NH₃-TPD等物理化学性能表征,并以工业化精制石脑油为原料,在固定床装置上进行评价。结果表明,Pt/CeY催化剂芳构化性能最优,生成油芳烃质量分数为78.4%,芳烃产率为51.0%,与相同条件下的商业试剂相比,芳烃质量分数提高64%,芳烃产率提高20%。     

小晶粒Y分子筛的合成及其加氢裂化性能

考察了碱度、晶化时间、陈化时间对无模板剂合成小晶粒NaY分子筛的影响关系,确定了最佳合成条件为n(Na₂O)/n(SiO₂)=0.92、n(H₂O)/n(Na₂O)=21.7、陈化时间24 h、于100℃下晶化时间12 h。对所合成小晶粒Y分子筛进行组合改性,改性分子筛具有高结晶度、高硅/铝比、酸性适中和二次孔发达等特点。将改性小晶粒Y分子筛应用于加氢裂化催化剂中,并对所制备的催化剂进行活性评价。结果表明,所制备催化剂的反应温度比工业参比剂低5℃;喷气燃料收率稍高于工业参比剂;柴油的十六烷值指数和低温性能均好于工业参比剂;尾油的BMCI值比工业参比剂降低约一半。     

不同Y分子筛调变氧化铝载体对CoMo加氢脱硫催化剂的影响

用4种不同的Y分子筛对氧化铝载体进行调变,采用浸渍法制备CoMo催化剂,通过X射线衍射、N₂吸附-脱附、NH₃程序升温脱附、吡啶吸附红外光谱和高分辨透射电镜等一系列表征,考察不同Y分子筛调变氧化铝载体对催化剂加氢脱硫性能的影响。结果表明：经Y分子筛调变的催化剂结构性质发生了变化,酸量和酸强度均发生了不同程度改变,B酸酸量增加,减弱了活性金属与载体之间的相互作用,形成了更多的CoMoS(Ⅱ)活性相,提高了催化剂的加氢脱硫活性。其中,经HY和YI分子筛调变的催化剂(Cat-A和Cat-C)具有较高的加氢脱硫活性,在反应温度260℃、反应压力2 MPa、氢油体积比200、体积空速2 h^-1的条件下,Cat-A和Cat-C催化剂对二苯并噻吩模型化合物的脱除率分别为98.67%和99.57%。     

工业合成双孔结构Y型分子筛复合材料及其裂化性能研究

采用XRD,BET,SEM等手段分析了工业合成的双孔结构Y型分子筛复合材料（NSY)的物化性能及形貌特点,以1,3,5三异丙基苯为探针分子,采用组合式脉冲微反评价方法评价了NSY的裂化性能,并在小型提升管试验装置上评价了以NSY为活性组元制备的催化剂NSC对工业原料油的裂化性能。结果表明：NSY具有较多的外表面活性位和较强的抗积炭能力,以及良好的水热稳定性和水热结晶保留度;以NSY为活性组元制备的催化剂NSC表现出优异的重油转化能力和焦炭选择性,具有良好的工业应用前景。     

提高细晶粒Y型分子筛的结构稳定性及其裂化性能的研究

在实验室研究了晶粒粒径约0．2－0．4μm的分子筛硅／铝比与结构稳定性之间的关系,提出了提高细晶粒Y型分子筛结构稳定性的关键是在提高其硅／铝比的同时保持完整的晶体结构;用特殊的热－化学法制备的骨架硅／铝比11．7、结晶度大于90％的细晶粒USY分子筛具有与常规粗晶粒USY分子筛相近的结构和活性稳定性;与常规粗晶粒USY分子筛相比,细晶粒USY分子筛具有较高的裂化活性和动态活性,有更强的渣油转化能力,有更高附加值的产品产率和选择性。     

水热处理和硝酸处理对改性Y分子筛性能的影响

采用水热处理和硝酸处理相结合的方法对Y分子筛进行改性,并采用N2吸附-脱附、XRD、NH3-TPD、Py-FTIR、27Al MAS NMR、SEM等方法对改性前后的Y分子筛进行了表征。考察了不同改性方法对Y分子筛的孔结构、晶相结构、酸性以及Y分子筛催化剂加氢裂化性能的影响。实验结果表明,随水热处理温度的升高,Y分子筛的脱铝量增大,比表面积减小,总酸量降低;随硝酸浓度的增加,Y分子筛中的非骨架铝脱除,相对结晶度、比表面积和硅铝比增大。以改性后的Y分子筛制备的加氢裂化催化剂的活性和选择性得到改善,其中Y分子筛经680℃水热处理和0.6 mol/L硝酸处理后制备的加氢裂化催化剂,在保持较高正十二烷转化率的前提下,具有良好的中油(C4~8烃)选择性,中油收率为51.07%。     

超稳Y沸石的制备条件改进及其性能研究

对(NH_4)_2SiF_6脱铝补硅制备超稳Y沸石的制备条件和机理进行了探讨,并改进了制备条件和产品的水热稳定性。结果表明,脱铝通常比补硅速度快;用价廉易得的NH_3·H_2O或NH_3·H_2O-(NH_4)_2SO_4替代NH_4Ac缓冲剂同样可制得优质超稳Y产品;制备中加入硅溶胶可提高最终产品的水热稳定性。改进的超稳Y沸石的活性和动态活性均高于传统的USY催化剂。     

镧离子在Y型分子筛中的定位及迁移规律

综合运用X射线光电子能谱(XPS)、X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射谱(XRD)及吡啶吸附红外光谱(Py-IR)等多种表征技术研究了镧离子在镧含量不同的Y型分子筛中的定位情况,并用高分辨XRD Rietveld结构精修验证了综合表征的结论。结果表明：当La₂O₃质量分数为4％、8％、10%、12％和14％时,镧离子基本能迁移进Y型分子筛β笼;当La₂O₃质量分数为16％时,有相当一部分镧离子留在Y型分子筛超笼。进一步应用原位水热XRD研究了镧改性Y型分子筛在水热处理过程中(二交二焙工艺)的结构变化,原位观察到了镧离子在此过程中的迁移规律：即在一次离子交换后镧离子大部分定位于超笼,经一次焙烧后大部分镧离子迁移到β笼,二次焙烧后镧离子几乎全部迁移到β笼。     

Theoretical Study on Adsorption of Methanol on Zeolite and Phosphorus Modified Zeolite

Methanol adsorption in zeolite and phosphorus modified zeolite has been investigated within the cluster model framework of quantum chemical calculation. Full optimization and frequency analysis of all cluster model have been carried out using Gaussian 94 soft package with Hartree-Fock method and B3LYP, B3P86 hybrid methods of density functional theory at 3-21G, 6-31G basis set level for hydrogen atoms and 6-31G (d) basis set level for the other atoms performed on small cluster model for CH3OH, H3Al(OH)SiH2(H2PO4), H3Al(OH)SiH2(H3SiO4), H3Al(OH-CH3OH)SiH2(H2PO4) and H3Al(OHCH3OH)SiH2(H3SiO4). The results show that phosphorus grafting in the zeolite framework has modified the chemical environment in the vicinity of the zeolite bridging hydroxyl. Phosphorus modification can enhance the acid strength of zeolite bridging hydroxyl, which was suggested by the lengthening of zeolite bridging hydroxyl O-H bond and the increasing methanol adsorption energy. This may be favorable to the initial CH3OCH3 formation in the methanol to gasoline (MTG) process.     

焙烧气氛对REY沸石分子筛结构稳定性的影响

本文对ＬａＹ和ＣｅＹ沸石进行了湿态焙烧研究，以ＸＲＤ、ＦＴ－ＩＲ和比表面等方法测定了样品的理化性能。结果表明在稀土交换的Ｙ沸石焙烧过程中引入水蒸气，能改善沸石小笼中稀土离子的分布，减少高温对沸石的破坏，有效地提高了沸石的水热稳定性。而且，湿态焙烧对ＣｅＹ的作用更加明显     

超稳Y沸石FSY水热稳定性改进研究

在制备过程中添加硅溶胶改善了氟硅酸铵脱铝补硅超稳Ｙ沸石ＦＳＹ的水热稳定性。添加硅溶胶的最佳量因ＦＳＹ的晶胞大小而异。研究表明，添加的硅溶胶可能沉积在分子筛外层，在水热处理时可能较易发生固相迁移而改进了水热稳定性，进而改善了催化活性。     

The Effect of Non-Framework Aluminum on the Stability and Activity of REY Zeolite

The present study is focused on the influence of a routine step, washing, following the preparation of calcined rare earth exchanged Y zeolite, on its hydrothermal stability. The hydrothermal stability of REY products, which were washed by different reagents, was observed and characterized by XRD, ICP, NMR, etc. The results reveal that the amount and the chemical type of the acidic media used for washing can significantly influence the content of remaining non-framework aluminum （NFA） and consequently further affect the hydrothermal stability of the washed REY products. The content of remaining non-framework aluminum can be well correlated with the crystallinity of REY products.     

超稳Y沸石热稳定性的研究

本文结合工业应用的需要，采用ＤＴＡ对Ｙ沸石及超稳Ｙ沸石ＦＳＥＹ、ＵＳＹ、ＨＳＹ、ＲｅＹ和ＳＲＮＹ水热处理前后的热稳定性进行了系统考察。结果表明，各类超稳Ｙ沸石的热稳定性都比Ｙ沸石高；水热处理前各种超稳Ｙ沸石热稳定性彼此相差较大，但经水热处理后其差距变小并且晶格破坏温度都有所降低。ＸＲＤ、ＦＴ－ＩＲ和￣（２９）Ｓｉ、￣（２７）ＡｌＭＡＳＮＭＲ测试结果表明，水热处理过程中产生的非骨架铝可能是造成这种热稳定性变差的原因。     

不同浓度草酸改性对Y分子筛性能的影响

采用水热处理和草酸处理相结合的方法对Y分子筛进行改性,采用N2吸附-脱附、XRD、吡啶吸附FTIR、27Al MAS NMR和SEM等方法对Y分子筛进行了表征,并在微型反应装置上评价了改性Y分子筛制备的催化剂的加氢裂化活性,考察了不同浓度草酸改性对Y分子筛性能的影响。表征结果显示,随草酸浓度的提高,Y分子筛的比表面积、孔体积和孔径逐渐增大;硅铝比均明显提高,相对结晶度增大,晶胞常数减小;总酸量、弱酸酸量、中强酸酸量及B酸酸量均出现不同程度的减小。催化剂的加氢裂化活性评价结果表明,较为适宜的草酸处理浓度为0.20 mol/L。     

Y分子筛化学脱铝对长链正构烷烃加氢异构的影响

研究了草酸脱铝对Ni/HY催化剂的结构及反应性能的影响。结果表明 ,随着脱铝量的增加 ,催化剂的比表面积和总酸量逐渐下降 ,硅铝比、介孔比例和Ni-Ni配位数增加。与未脱铝的Ni/HY催化剂相比 ,该催化剂在反应活性相同的条件下 ,对长链正构烷烃的加氢异构反应表现出较好的选择性。     

The Density Functional Study of Thiophene Adsorption on Zeolite Clusters

The density functional theory and the cluster model methods have been employed to investigate the interactions between thiophene and the HZSM-5 zeolites. The molecular complexes formed by the adsorption of thiophene on silanol H3SiOH with two coordination forms, and the model Brrnsted acid sites of zeolite cluster H3Si（OH）AI（OH）2SiH3 upon the interaction with thiophene have been comparatively studied. Full optimization and frequency analysis of all cluster models have been carried out using the B3LYP hybrid method at 6-31G basis level for hydrogen atoms and 6-31＋G（d） basis set level for silicon, aluminum, oxygen, carbon, and sulfur atoms. The calculated results showed that the nature of interactions leading to the formation of the zeolite cluster-thiophene and silanol-thiophene complexes was associated with the van der Waals force confirmed by a slight change of geometric structures and properties. Thiophene is adsorbed on bridging hydroxyl group prior to silanol OH group judging from the magnitude of adsorption heat. The cluster model calculation reproducing the experimental prediction to form the experimental adsorption spectra of thiophene in HZSM-5 zeolite has illustrated the validity of the proposed adsorption models.