Synthesis of ZSM-5 Monoliths with Hierarchical Porosity

1 Introduction Zeolites have been widely used in industry in heterogeneous catalysis, particularly in the fields of oil refining and petro- chemical production as solid acid catalysts, thanks to their specific features[1]. Although the micropores of zeolite have been well described as having excellent potential for chemi- cal functions, their intricate pore and channel systems in the molecular size range (0.3—1.5 nm) are not efficient for pro- cessing large molecules of nanometer size. In the…     

使用两种不同的季铵碱将大孔硅酸铝凝胶通过蒸汽相辅助转化合成具有三重孔径的ZSM-5多级孔道复合材料

使用蒸汽相辅助转化法将大孔硅酸铝凝胶的骨架转化,合成具有三重孔径（大孔/介孔/微孔）的多级孔道结构ZSM-5复合物。硅酸铝凝胶不仅提供硅源和铝源,而且作为结构载体。考察了前驱体溶液的组成、载体凝胶投料硅铝比、载体浸渍时间和不同导向剂在不同温度下对合成的影响。采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X-射线粉末衍射（XRD）、场发射扫描电镜（SEM）和氮气吸附脱附测试对样品结构进行表征。结果表明多级孔道ZSM-5复合材料可用季铵碱作结构导向剂,无需晶种和另加硅源、铝源而合成。当使用四丙基氢氧化铵（TPAOH）为导向剂时,载体的投料硅铝比和浸渍时间对产物的形貌有很大影响;另外,不同导向剂在不同温度下合成样品的结构性质与大孔硅酸铝凝胶载体的有很大不同。     

硅源对合成高硅ZSM-5分子筛的影响

考察了3种不同来源的硅胶对合成高硅ZSM－5分子的筛的影响，并探讨了影响合成的原因，研究结果表明，硅胶比表面积的大小对分子筛的合成具有较大的影响，硅胶比表面积越大，合成效果越好，采用改进的合成方法（预解聚法和低温陈化法）可得到无石英杂晶的高硅ZSM－5分子筛。     

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。     

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。     

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。     

氨或铵盐在制备双峰孔分布硅胶中的应用

采用氨或铵盐对双峰孔分布的硅胶孔结构进行改变,获得双峰孔分布的大孔硅胶产品。考察氨或铵盐的加入与否、添加量、添加时段及添加氨或铵盐时的反应温度对双峰孔分布硅胶的性能影响。实验结果表明,在反应初期添加氨或铵盐,与无机酸形成的酸式盐/无机酸摩尔比为3∶1,反应温度为30℃,可获得孔容1.65cm3/g,孔径20.00nm,比表面积340m2/g的双峰孔分布的大孔硅胶产品。     

Excellent Cracking Performance of Macroporous Amorphous Aluminosilicate Catalyst

Micrometer-scale macroporous aluminosilicate catalyst was prepared via the sol-gel process.Results of catalytic cracking of 1,3,5-triisopropylbenzene showed that the synthesized aluminosilicate catalyst exhibited much higher activity than traditional ZSM-5 zeolite under the same condition.It is worth mentioning that the polymer product selectivity of aluminosilicate was much lower than that of ZSM-5,which might be useful for implementing the catalytic cracking process.The unique structure of macroporous ...     

硅溶胶合成小品粒ZSM-5分子筛的研究

以液体硅溶胶作为硅源,分别考察水的加入量,模板剂用量,OH/SiO2的变化等因素对分子筛合成的影响.在XRD、SEM等分析表征的基础上,对在优化条件下所制备的ZSM-5分子筛进行了结构和催化反应性能研究.合成的小晶粒ZSM-5分子筛具有良好的MTP反应催化活性,在给定反应条件下,丙烯的选择性达到43.07％,C2=＋C3=的选择性为50.2％,P/E比在6以上.     

基于平衡效应的多种吸附剂对CH4/N2分离性能研究

采用静态容积法研究了CH4/N2在活性炭、5A、13X、LiX、硅沸石、硅胶、ZSM-5等7种基于平衡效应分离的吸附剂上的吸附性能。测定了CH4/N2在这7种吸附剂上的吸附量并用Langmuir方程进行拟合,计算出了CH4/N2的吸附选择性与吸附热。结果表明:Langmuir模型可以准确地描述CH4和N2在各个吸附剂上的吸附行为,且活性炭对CH4的吸附量较大而对N2的吸附量较小;活性炭、硅沸石、ZSM-5等吸附剂上CH4对N2的选择性均大于3.5。此外,分析比较了CH4和N2在各个吸附剂上的吸附热,为变压吸附分离CH4/N2提供指导。     

镁、铈复合改性的多级孔ZSM-5分子筛在苯和甲醇烷基化中的应用

以硝酸镁、硝酸铈为前躯物，考察镁单独改性和镁、铈复合改性对多级孔ZSM-5分子筛催化苯和甲醇烷基化反应性能的影响，并以镁、铈复合改性的多级孔ZSM-5分子筛为催化剂，考察工艺条件对苯和甲醇烷基化反应的影响。结果表明，在反应温度为773 K、质量空速为8 h-1、反应压力为0.18 MPa，n（甲醇）/n（苯）= 0.9的条件下，多级孔ZSM-5分子筛通过镁、铈复合改性后，苯的转化率达到51%以上，甲苯、二甲苯的选择性达到90%以上。寿命试验表明该催化剂连续运行400 h，稳定性良好，具有优良的工业应用价值。     

镁、铈复合改性的多级孔ZSM-5分子筛在苯和甲醇烷基化中的应用

以硝酸镁、硝酸铈为前躯物,考察镁单独改性和镁、铈复合改性对多级孔ZSM-5分子筛催化苯和甲醇烷基化反应性能的影响,并以镁、铈复合改性的多级孔ZSM-5分子筛为催化剂,考察工艺条件对苯和甲醇烷基化反应的影响。结果表明,在反应温度为773 K、质量空速为8 h-1、反应压力为0.18 MPa,n（甲醇）/n（苯）= 0.9的条件下,多级孔ZSM-5分子筛通过镁、铈复合改性后,苯的转化率达到51%以上,甲苯、二甲苯的选择性达到90%以上。寿命试验表明该催化剂连续运行400 h,稳定性良好,具有优良的工业应用价值。     

球形ZSM-5分子筛的制备及其在甲醇制芳烃反应中的应用

以ZSM-5分子筛为主要原料,采用水柱成型法制备球形分子筛颗粒,通过低温N2吸附-脱附、XRD、智能颗粒强度试验机等手段对样品进行表征,对黏结剂种类进行筛选,考察了黏结剂用量、不同后处理过程对球形分子筛物性的影响,并进行了应用性能评价。结果表明：黏结剂优选铝胶,随着铝胶用量的增加产品强度逐渐增大;铝胶的加入量为40%,硝酸铝进行后处理,可制备孔体积0.34 mL/g、比表面积282 m2/g、强度38 N/颗的球形分子筛颗粒;将其负载Zn-Ni活性组分应用于甲醇制芳烃反应中,液体收率、芳烃收率及选择性均优于条形催化剂。     

Catalytic study for methanol aromatization over hierarchical ZSM-5 zeolite synthesized by kaolin

Hierarchical and conventional ZSM-5 zeolites were synthesized through steam-assisted crystallization approach using acid-treatment kaolin clay as the silica and aluminium sources. The samples were characterized by XRD, SEM, NH₃-TPD, N₂-physisorption and TG techniques. The results showed that hierarchical ZSM-5 had rich mesopores and bigger specific surface. In conversion of methanol to aromatics, hierarchical and conventional ZSM-5 zeolites showed higher selectivity for aromatics compared with commercial ZSM-5. Under the conditions of 450 °C, 0.15 MPa, the synthesized hierarchical ZSM-5 showed longest lifetime of 380 h, which was 2 and 6 times than those of conventional and commercial ZSM-5, respectively.     

多孔载体上制备ZSM－5沸石膜的研究

多孔载体上制备ＺＳＭ－５沸石膜的研究樊拴狮，史小农，李春华，王金渠（大连理工大学吸附与无机膜研究所，大连１１６０１２）关键词沸石膜，ＺＳＭ－５，生成机理１引言沸石是一种很有前途的无机材料，具有均一的、小于１０的孔径及耐高温性能好、机械强度大、化学稳定...     

ZSM-5/SAPO-11复合分子筛的制备及乙醇脱水催化性能

以拟薄水铝石、磷酸和硅溶胶为原料,以二正丙胺为模板剂,采用包埋法合成了ZSM-5/SAPO-11双微孔结构复合分子筛,并通过XRD、SEM、TEM、FT-IR、BET、NH₃-TPD等手段对复合分子筛进行了表征。结果表明,合成的复合分子筛是一种ZSM-5(核)/SAPO-11(壳) 式双微孔复合分子筛。将该复合分子筛用于乙醇脱水制乙烯反应,虽然催化活性略低于ZSM-5分子筛,但稳定性比ZSM-5有大幅度提高。综合考虑催化活性和稳定性,ZSM-5/SAPO-11复合分子筛更适合作为乙醇脱水制乙烯的催化剂。     

简述聚电解质-表面活性剂复合物为模板合成多级孔结构材料

采用以聚电解质/表面活性剂复合物介晶为模板引导无机硅源前驱体组装的方法,首次合成了具有多级孔结构的介孔二氧化硅SBA-1的单晶颗粒。改变合成条件可调变多级孔结构介孔二氧化硅的形貌及结构,由此合成了一系列具有多级孔结构的介孔二氧化硅样品,并通过直接掺杂法合成了多级结构的介孔杂原子分子筛,并将其应用在催化反应中。将此方法应用于介孔沸石的合成中,成功合成了介孔沸石Silicalite-1。结果表明,聚电解质/表面活性剂为动态模板制备的多级孔结构材料具有单晶体的特征,同时还具有二次孔,有利于物质传输以及物料扩散。与单一孔道的介孔及沸石材料相比,具有多级孔结构的材料在催化、吸附等应用中均表现出优越的性能。     

ZSM-5分子筛气相催化合成N-甲基吡咯烷酮

研究了ZSM-5分子筛气相催化γ-丁内酯与甲胺水溶液合成N-甲基吡咯烷酮（NMP）的反应,考察了空速、反应温度、分子筛硅铝比以及原料投料比等因素对NMP产率的影响。结果表明,以硅铝摩尔比为120的ZSM-5分子筛作催化剂,在n(甲胺):n(γ-丁内酯) :n(水)=1.5:1.0:30、空速为0.5 h–1、反应温度为300 ℃、常压的条件下,N-甲基吡咯烷酮产率达到99%左右。     

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。     

无机体系中两段晶化法合成ZSM-5分子筛的研究

在无有机模板剂条件下,以水玻璃为硅源采用两段变温晶化法合成了结晶度良好的ZSM-5分子筛。分别考察了低温预晶化时间、高温预晶化时间和体系中NaCl引入量对合成分子筛晶体形貌和晶粒尺寸的影响。采用XRD、SEM和N2吸附-脱附等手段对合成样品进行了物性分析。结果表明：两段控温晶化法可以控制分子筛的晶粒尺寸及分布,低温120 ℃预晶化5 h时,合成样品的晶粒最小;高温180 ℃预晶化4 h时,合成样品的晶粒最小;随着合成体系中NaCl引入量的增加,合成ZSM-5分子筛的晶粒尺寸逐渐减小,同时结晶度也逐渐降低,合成体系最佳的n（NaCl）/n（Al2O3）范围应控制在10~30。