沸石分子筛表面酸性表征与研究进展

作为固体酸,沸石分子筛是重要的石油炼制与化工催化剂,表面酸性的数量、类型以及强度等决定其催化性能。表征与研究沸石分子筛表面酸性对于设计和开发高性能沸石分子筛催化剂意义重大。沸石分子筛表面酸性表征方法主要有吸附指示剂滴定法、程序升温脱附法、核磁共振法和红外光谱法等。以沸石分子筛表面酸性表征方法为主线,综述近年来对沸石分子筛表面酸性的表征与研究进展,重点介绍红外光谱法在沸石分子筛表面酸性表征与研究中的应用。指出通过对沸石分子筛表面酸性进行表征,将获得的表面酸性与其相应的催化性能关联,从反应机理理解并建立分子筛表面酸性与催化性能之间的关系将是今后的研究重点。     

多级孔道结构Beta沸石分子筛的制备及正庚烷加氢异构的应用

通过0.2 mol/L氢氧化钠溶液处理Beta微孔沸石制备多级孔道结构Beta沸石分子筛,并应用于正庚烷异构化反应。利用XRD、FT-IR、低温氮气吸脱附和NH_3-TPD等表征方法对样品进行表征。考察了反应温度、反应压力、空速对异构化反应转化率和选择性的影响,并得出最佳的反应条件:反应温度为240℃、反应压力为101.3 kPa、质量空速为2.46 h~(-1)。在该反应条件下对催化剂进行评价,结果表明,以多级孔道结构Beta分子筛为载体的催化剂的催化性能优于微孔Beta分子筛,这归结于多级孔道结构Beta分子筛集合了介孔结构优越的扩散性能和Beta沸石微孔材料优良的酸性质。     

纳米Beta沸石的合成与表征及催化苯和丙烯烷基化性能

合成了纳米Beta沸石,并采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、比表面(BET)、程序升温脱附(NH3-TPD)以及吡啶-红外光谱(Py-IR)等方法对其结构和酸性进行了表征。比较了纳米Beta和常规大晶粒Beta沸石的催化性能,对纳米Beta沸石催化烷基化的关键参数进行了优化。结果表明:在硅铝物质的量比为25~30时,所合成的纳米Beta沸石具有较高的结晶度,晶粒尺寸在20 nm左右。同常规Beta沸石相比,纳米Beta沸石具有更大的BET比表面积和孔容,其比表面积可达600 m2/g,总孔容达0.42 cm3/g,介孔和大孔贡献超过50%。纳米Beta沸石具有较高的总酸量和B酸含量。作为苯和丙烯的烷基化催化剂,纳米Beta沸石具有更好的反应稳定性和选择性。在苯烯比3.0,反应温度150~160℃的条件下,异丙苯选择性可达89%,杂质正丙苯含量可降到极低水平。在工业试验中,纳米Beta沸石也表现出良好的综合性能,催化剂的稳定性和选择性优于同类Beta沸石催化剂。     

Beta沸石/炭复合膜的气体分离效果研究

沸石/炭分子筛复合膜具有较优良的气体分离效果,是一种非常有发展潜力的膜材料。本研究分别用纳米Beta分子筛和Beta沸石纳米团聚体合成了Beta沸石/炭复合膜,结果表明,Beta沸石纳米团聚体所制备的复合膜的气体分离性能优于纳米Beta分子筛所制备的复合膜。     

多孔材料负载型催化剂催化氧化VOCs的研究进展

从不同类型催化剂的设计和结构出发，重点介绍了由多孔材料设计制备VOCs催化氧化催化剂的研究进展，包括金属有机框架（MOF）、沸石分子筛、多孔碳等载体及其衍生物在VOCs催化降解上的性能及相关比较，并阐述了该类催化剂增强氧化机理。最后，阐述了VOCs催化氧化技术面临的问题和未来发展方向。     

酸性沸石分子筛催化油酸异构化反应的研究

以酸性沸石分子筛催化油酸异构化制备支链油酸(ubc FA),并对产物加氢,得到C18饱和的支链脂肪酸(sbc FA)。采用气相色谱(GC)、气质联用(GC-MS)及核磁共振(NMR)技术对反应产物进行表征。研究了不同类型的酸性沸石分子筛对催化油酸异构化反应的活性差异,筛选出了对反应具有高活性高选择性的催化剂,最佳反应条件为:酸性丝光沸石分子筛6%(基于油酸质量),反应初压0.4 MPa,反应温度270℃,反应时间4 h。该反应条件下,油酸的转化率达98%,sbc FA的选择性达82%。     

酸性沸石分子筛催化油酸异构化反应的研究

以酸性沸石分子筛催化油酸异构化制备支链油酸(ubc FA),并对产物加氢,得到C18饱和的支链脂肪酸(sbc FA)。采用气相色谱(GC)、气质联用(GC-MS)及核磁共振(NMR)技术对反应产物进行表征。研究了不同类型的酸性沸石分子筛对催化油酸异构化反应的活性差异,筛选出了对反应具有高活性高选择性的催化剂,最佳反应条件为:酸性丝光沸石分子筛6%(基于油酸质量),反应初压0.4 MPa,反应温度270℃,反应时间4 h。该反应条件下,油酸的转化率达98%,sbc FA的选择性达82%。     

金属沸石催化剂(上)

沸石分子筛作为选择性高效吸附剂、催化剂及催化剂载体,广泛用于各种工业过程。本文主要讨论载金属的沸石催化剂。物质的催化作用(多相催化)要有一定的表面积。但沸石是一种多孔晶体,孔径均匀一致,故沸石表面与一般催化剂(或载体)表面不同。同时沸石具有离子交换性能,交换容量很高,因而可以制取含高度分散金属的高活性高选择性催化剂。研究金属沸石催化剂,有很大理论和实际意义。弄清金属与载体的相互作用,了解多孔     

酸性组分对LCO改质催化剂反应性能的影响

借助XRD,IR,NH3-TPD、N2 物理吸附等分析手段对4种改性Y沸石进行了表征.考察了不同酸性组分对LCO加氢改质催化剂反应性能的影响,结果表明分子筛硅铝比高,晶形完整,水热稳定性好以及较高的酸强度和较高的B酸浓度有利于催化剂维持较高的催化性能.最终确定了一种晶形完整、耐氮能力强及酸性高的改性Y分子筛为LCO改质催化剂的主要酸性组分.     

H-Y/β双微孔沸石分子筛催化果糖脱水生成5-羟甲基糠醛的研究

研究了以H-Y/β双微孔沸石分子筛为催化剂,果糖脱水转化为5-羟甲基糠醛(HMF)的反应,考察不同催化剂、溶剂、助剂用量、反应温度和反应时间,以确定H-Y/Beta双微孔沸石分子筛催化剂催化果糖脱水转化为HMF的最佳反应条件。研究发现,以1 g果糖为原料,最佳反应条件为:催化剂0.05 g、溶剂二甲基亚砜(DMSO)30 mL、助剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)0.03 g、反应温度160℃、反应时间1.5 h,利用紫外分光光度法测定产物,并计算其产率为64.6%。     

以Beta分子筛为酸性组分的柴油加氢改质催化剂

以Beta分子筛为酸性组分,共浸渍法制备Ni-Mo-P/Beta-Al₂O₃系列催化柴油加氢改质催化剂。采用BET、Py-IR和XRD等对催化剂进行分析,并在100 mL固定床加氢反应器上进行催化剂的加氢改质活性评价,考察Beta分子筛的加入对催化剂物化性质和加氢改质反应活性的影响。结果表明,添加Beta分子筛后,催化剂的比表面积显著增大,酸性增强,多钼酸盐的分布更加均匀;Ni-Mo-P/Beta-Al₂O₃系列催化剂表现出较好的加氢改质反应活性,可以在大幅度降低油品密度和硫氮杂质含量的同时,大幅度提高油品的十六烷值,并维持较高的柴油收率。     

双组分金属类型对四氢萘加氢裂化反应性能的影响

以Beta分子筛为载体,采用等体积浸渍法制备不同双组分金属类型(Ni-Mo、Ni-W和Co-Mo)加氢裂化催化剂,利用XRD、BET、NH3-TPD、Py-IR和H2-TPR等对催化剂进行表征。在固定床连续加氢反应器上考察催化剂对四氢萘加氢裂化性能的影响,结果表明,催化剂CAT-a(Ni-Mo/Beta)有较适宜的比表面积和孔体积,酸量和酸强度最大,四氢萘转化率和BTX选择性最高。以Ni-Mo/Beta催化剂为研究对象,考察不同金属负载量对催化剂物化性质及四氢萘反应性能的影响,结果表明,Beta分子筛载体上金属负载质量分数18%的催化剂最适宜四氢萘加氢裂化多产BTX类物质。     

Beta分子筛改性对催化苯和乙烯烷基化反应的影响

苯和乙烯烷基化反应是重要的乙苯生产途径,Beta分子筛是该过程的重要催化剂。苯和乙烯烷基化反应是一个酸中心催化过程,因此Beta分子筛的表面酸性与催化反应性能之间有密切联系。对工业Beta分子筛进行浸Mg、高温水蒸汽处理和高温焙烧等改性处理,考察改性方法对Beta分子筛酸性及催化苯和乙烯烷基化性能的影响,结果表明,浸Mg改性能增加分子筛总酸量,但酸强度降低,导致催化活性降低,苯和乙烯烷基化反应主要发生在分子筛强酸中心;高温水蒸汽处理后,分子筛酸强度分布基本不变,但总酸量降低,导致乙烯转化率降低;高温焙烧处理导致分子筛结晶度下降,催化活性下降。     

新型炭基-沸石复合膜材料的合成研究进展

综述了国内外对多孔炭材料和沸石分子筛相结合形成的炭基-沸石复合材料的研究进展.重点分析了以多孔炭材料为载体,制备新型炭基-沸石复合膜的合成、性能及应用.采用水热合成法,直接在炭材料载体上利用沸石生长制备炭基-沸石复合膜,沸石不易在惰性的炭材料表面成核生长、形成连续膜层,而引入沸石晶种再成膜是一种良好的炭基-沸石复合膜制备方法.分析了引入晶种不同方法成膜的特点,对炭基-沸石复合膜材料的应用和发展进行了展望.     

改性Beta（Na）型分子筛对异丙醇苯酚烷基化反应的影响

本文研究了用Beta（Na）型分子筛及用Na2O、磷钨酸改性后的Beta（Na）型分子筛作催化剂对苯酚异丙醇烷基化反应的影响。采用NH3-TPD、X射线衍射对催化剂晶相和表面酸性进行表征。实验结果表明：用Na2O改性后催化剂基本失活,而用磷钨酸改性后转化率可达68.3165%,邻异丙基苯酚选择性可达59.9167%。     

碱处理制备介孔-微孔沸石分子筛的影响因素及其应用研究进展

综述了碱处理制备介孔-微孔沸石分子筛的影响因素,包括碱处理条件、沸石分子筛硅铝比和模板剂对碱处理脱硅形成介孔的影响。评述了碱处理所制备介孔-微孔沸石分子筛在应用方面所取得的进展,重点介绍了它们在烷基化、异构化、裂化和醇烃化等催化反应中的应用。通过碱处理引入介孔可极大地缩短分子在沸石微孔道中的扩散距离,从而增强表观催化反应活性及提高催化剂的稳定性。提出了今后研究的重点为：阐明碱处理引入介孔的形成机理和碱处理对分子筛骨架结构、酸性的影响,拓展碱处理制备介孔-微孔沸石分子筛的应用 范围。     

酸处理Beta分子筛对十氢萘加氢开环反应影响

研究了酸处理过程对Beta分子筛Br nsted酸和Lewis酸分布及其作为载体催化十氢萘加氢开环反应的影响。采用XRD、BET、XRF、Py-FTIR等表征了不同浓度盐酸处理的分子筛,结果表明,酸处理后Beta分子筛结晶度及孔径无明显变化,比表面积先增加后降低。随盐酸浓度的增加,n（SiO₂）/n（Al₂O₃）增大,总酸量逐渐降低;在盐酸浓度大于0.1 mol/L时,酸处理主要改变了分子筛的B酸位。十氢萘加氢开环反应实验结果表明,B酸位对Beta分子筛催化十氢萘开环反应影响较大,酸性越强越易导致作为载体的Beta分子筛失活。0.1 mol/L盐酸处理得到的催化剂酸性适宜,比表面积最大,活性及开环异构产物的产率最高。     

C8芳烃临氢异构化催化剂研究进展

从分子筛酸性组元方面综述了国内外C₈芳烃异构化催化剂的研究进展,并对C₈芳烃异构化催化剂酸性组元沸石分子筛的发展提出了建议。认为C₈芳烃异构化催化剂的研究方向应集中在新型分子筛的制备和改性研究上。     

不同沸石催化剂上苯与1-十二烯烷基化

利用NH3 TPD测定了 4种沸石分子筛的酸性 ,并考察了 4种分子筛在苯与 1-十二烯烷基化反应中的催化性能 ,揭示了沸石分子筛的酸性、孔结构对其催化活性和产物选择性的作用规律 ,发现沸石分子筛经水热处理和酸处理 ,调变了孔结构和酸性 ,进而提高其催化活性     

蜡油多产中间馏分油加氢裂化催化剂制备

以工业常用改性Y型分子筛(HY、USY、NNY)为主要酸性组分,Ni-W为活性金属组分,采用等体积浸渍法分别制备分子筛类型、分子筛含量、磷助剂加入量、Hβ分子筛加入量、金属负载量和金属原子配比等不同的催化剂。并对催化剂进行N_2吸附-脱附、XRD、XRF和Py-IR等表征。结果表明,以NNY分子筛为酸性组分制备的催化剂具有更适合的孔径分布,其酸性也相对适中。随着分子筛含量的增加,催化剂的介孔数量减少,酸中心数增加。磷的加入使催化剂酸中心增加,加入质量分数超过1. 5%后,催化剂酸中心反而减少。分子筛总质量分数恒定30%,Hβ分子筛质量分数为10%时,催化剂酸中心数最大。