铝源对HZSM-5分子筛中骨架铝落位及其甲缩醛气相羰基化性能的影响

通过调控铝源合成了四种HZSM-5分子筛,并将其应用于催化甲缩醛(DMM)气相羰基化合成甲氧基乙酸甲脂(MMAc)反应。结果表明,改变合成凝胶体系中的铝源种类,可以制备出织构性质、酸性特征相近,但骨架铝分布不同、催化羰基化性能迥异的HZSM-5分子筛。其中,使用硝酸铝与硫酸铝作为铝源制备的分子筛HZ-N与HZ-S表现出更为优异的催化活性,HZ-N对应的DMM转化率与MMAc选择性分别为25.3%与58.9%,HZ-S对应的DMM转化率与MMAc选择性分别为28.7%与64.6%。采用Co-ZSM-5的UV-vis-DRS与²⁷Al MAS NMR等表征手段详细分析证实,硝酸铝与硫酸铝作为铝源时,更多的骨架铝优先落位于HZSM-5分子筛交叉孔道,其在催化DMM羰基化反应过程中起主导作用,落位比例高,更有利于反应的进行,反之可能导致较低的DMM转化率以及更高的副产物选择性。     

铝源对合成ZSM-5分子筛晶粒大小及形貌的影响

分别采用偏铝酸钠、硫酸铝、异丙醇铝为铝源,四丙基氢氧化铵为模板剂,用水热合成法制备了不同晶粒大小及不同形貌的ZSM-5分子筛.通过XRD、SEM等表征手段对各种锚源合成的分子筛结晶度、晶粒大小及形貌进行了对比分析.结果表明,以偏铝酸钠和异丙醇铝为铝源合成的ZSM-5分子筛晶粒较小,形貌趋于球形,且化学硅铝比与晶化前驱体的硅铝比基本一致;而以硫酸铝为铝源合成的ZSM-5分子筛硅铝比低于投料硅铝比,且晶粒较大.     

ZSM-5凝胶体系硅铝比对SAPO-34/ZSM-5复合分子筛结构性质的影响

采用微波水热包覆法制备SAPO-34/ZSM-5复合分子筛。考察了ZSM-5凝胶体系硅铝摩尔比对复合分子筛微观结构和物化性质的影响,采用XRD、SEM、BET、NH_3-TPD等手段对合成的复合分子筛微观结构、形貌、孔结构及表面酸性质等进行分析表征。结果表明,ZSM-5凝胶体系硅铝比对复合分子筛样品晶相组成影响较小,但对样品比表面积、孔结构参数及表面酸性质影响较大。硅铝比为150时,SAPO-34/ZSM-5复合分子筛具有包裹状特殊晶体结构及多级孔(微孔孔容0.21 cm~3/g、介孔孔容0.09 cm~3/g)和弱酸中心(0.209 mmol/g)独特物化性质。     

ZSM-5凝胶体系硅铝比对SAPO-34/ZSM-5复合分子筛结构性质的影响

采用微波水热包覆法制备SAPO-34/ZSM-5复合分子筛。考察了ZSM-5凝胶体系硅铝摩尔比对复合分子筛微观结构和物化性质的影响,采用XRD、SEM、BET、NH_3-TPD等手段对合成的复合分子筛微观结构、形貌、孔结构及表面酸性质等进行分析表征。结果表明,ZSM-5凝胶体系硅铝比对复合分子筛样品晶相组成影响较小,但对样品比表面积、孔结构参数及表面酸性质影响较大。硅铝比为150时,SAPO-34/ZSM-5复合分子筛具有包裹状特殊晶体结构及多级孔(微孔孔容0.21 cm³/g、介孔孔容0.09 cm3/g、介孔孔容0.09 cm³/g)和弱酸中心(0.209 mmol/g)独特物化性质。     

不同硅铝比ZSM-5分子筛的合成及其性能研究

以廉价的四乙基溴化铵为表面活性剂,水玻璃、硫酸铝为基础原料,在2 L高压磁力搅拌反应釜中水热合成了5种投料硅铝比分别为100,110,120,160和200的ZSM-5分子筛,并制备成催化剂,用XRD,SEM和NH3-TPD等手段对样品进行表征.结果表明:随着投料硅铝比的增大,产物的硅铝比和平均粒径逐渐增大,总孔和微孔...     

相同晶貌不同硅铝比ZSM-5的合成及其催化裂化性能研究

ZSM-5分子筛被广泛用于流化催化裂化过程以提高产品性能和选择性,尤其是提升汽油辛烷值和增产低碳烯烃如丙烯等,而系统地探索ZSM-5分子筛属性和产品选择性之间的结构-性能关系的研究尚不够深入。根据现有ZSM-5分子筛广泛运用的特点,针对丙烯选择性尚待提高的现状,通过严格控制化学合成与制备条件,考察ZSM-5分子筛的某些特性对其自身稳定性、水热稳定性、酸性、比表面积和孔道性质等影响,进一步研究对ZSM-5分子筛丙烯选择性的影响,为ZSM-5分子筛对丙烯增产针对性的提升和实际应用提供技术支持。利用晶种法,制备了具有相同晶貌、晶粒大小约2.5 μm、大小高度均一和硅铝物质的量比分别为60、80、120、200和300的系列ZSM-5分子筛,通过XRD、SEM和NH₃-TPD等研究其物化性质,并制备成催化裂化助剂,利用ACE和真实原料对助剂的催化裂化性能进行考察,结果表明,ZSM-5分子筛硅铝物质的量比为80~100时,可以获得较高的丙烯选择性,相对于空白样品丙烯产量约增加2个百分点。     

ZSM-5分子筛硅铝比对TiO2/ZSM-5光催化性能的影响

为了研究ZSM-5分子筛中硅铝物质的量比变化对TiO₂/ZSM-5光催化性能的影响,通过水热合成法制备了5种不同硅铝比的ZSM-5分子筛,并以此为载体通过浸渍-煅烧法制备了TiO₂/ZSM-5复合材料。对制备材料的物化性能以及光电学性能进行了分析,并对光催化实验中的活性组分进行了研究。结果表明：当ZSM-5分子筛中硅铝物质的量比为120时,制备的TiO₂/ZSM-5复合材料吸附性较好,负载TiO₂后光响应程度最高,光生电子(e^-)和空穴(h⁺)复合率低且电阻最小,紫外光照100 min时罗丹明B(Rh-B)的降解率为99.6%,TOC去除率为60.4%。同时,实验发现羟基自由基(·O₂^-)是光催化反应过程中的主要活性组分。     

不同硅铝比纳米ZSM-5分子筛的合成及表征

纳米ZSM-5分子筛由于其特殊的孔道和表面性质,显示出优异的吸附与催化性能,但粒径小于100 nm的ZSM-5分子筛极易发生团聚.以正硅酸乙酯为硅源、偏铝酸钠为铝源、四丙基氢氧化铵为模板剂,合成硅铝物质的量比分别为25、50、100、200和400的纳米ZSM-5分子筛.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、N...     

模板剂法水热合成高硅铝比ZSM-5分子筛

以工业水玻璃和硫酸铝为主要原料,正丁胺为模板剂,利用水热法合成出了高硅铝比ZSM-5分子筛。考察了晶化时间、晶化温度、投料硅铝比、合成体系pH值以及模板剂用量等因素对晶化产物的影响。采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、低温氮气吸脱附、核磁共振、扫描电子显微镜等手段对合成样品进行了表征。结果表明:合成ZSM-5分子筛最适宜的条件为:晶化时间36h,晶化温度170℃,投料硅铝比200,合成体系的pH=11.0,模板剂加入量为模硅比0.2。在最适宜条件下合成得到的ZSM-5分子筛产物具有高的相对结晶度,BET比表面积为335m2/g,晶粒尺寸约为5μm×15μm,骨架硅铝比大于100。     

硅铝的量比对ZSM-5分子筛上苯与甲醇的烷基化反应的影响

考察了不同硅铝的量比的HZSM-5分子筛对苯与甲醇烷基化反应的影响,并用XRD、NH3-TPD等手段进行了表征。结果表明,随HZSM-5分子筛硅铝的量比的增大,其比表面积、孔容以及孔径也随之增大。当HZSM-5分子筛n（SiO2）：n（Al2O3）为360时,液相空速为2.0 h-1、温度在460℃、苯与甲醇的摩尔比为1时,苯的转化率为46.18%,甲苯、二甲苯的选择性82.31%。     

High-temperature adsorption of n-alkanes on ZSM-5 zeolites: influence of the Si/Al ratio and the synthesis method on the low-coverage adsorption properties

The influence of the composition and synthesis method on the low-coverage adsorption properties of C₅–C₉ n-alkanes on ZSM-5 zeolites was studied using the pulse chromatographic technique at temperatures between 200 and 400 °C. Experiments were performed with materials having Si/Al ratios between 12 and 400, synthesized with and without an organic template. For all ZSM-5 samples, the Henry adsorption constants increase exponentially with the carbon number, while zero-coverage adsorption enthalpies increase in a linear way. With decreasing Al content, the Henry constants and adsorption enthalpies decrease. An increase in adsorption enthalpy of 10.1 kJ/mol per added –CH₂– group is observed for an Si/Al ratio of 400, while an increase of 12.1 kJ/mol is found for an Si/Al ratio of 15. The contribution to the adsorption entropy per carbon atom depends on the ZSM-5 composition and varies between 11.2 and 14.4 J/(mol K). A significant effect of the synthesis method on the Henry constants, adsorption enthalpies and entropies is observed. All ZSM-5 samples synthesized using organic templates show the same unique relationship between adsorption enthalpy and entropy, different from that of zeolites synthesized without organic template.     

磺酸树脂催化甲缩醛一步羰化制高附加值甲氧基乙酸甲酯

甲氧基乙酸甲酯（MMAc）是重要的精细化学品,同时是拟开辟的由合成气间接法制乙二醇的中间产物。鉴于文献报道的甲缩醛（DMM）气相羰化制MMAc存在CO与DMM比例过高（>100）,CO一次转化率过低（<0.5%）等缺点,采用釜式反应器,系统研究液相DMM羰基化反应过程中诸多因素,如溶剂种类、不同牌号磺酸树脂催化剂、反应温度、压力、反应时间、催化剂前处理等因素对DMM转化率以及产物MMAc选择性的影响。环丁砜显著提高了CO在液相中的溶解度,并有效抑制醛基游离以及DMM歧化反应,使DMM最大限度地向羰化反应方向进行。采用H-Y分子筛为催化剂,在反应温度120℃,初始反应压力3.0 MPa时,MMAc选择性仅为5%,而以磺酸树脂为催化剂时,MMAc选择性可以达到45%,说明磺酸树脂催化剂比H-Y分子筛具有更强的羰化能力。DMM在H-Y分子筛微孔表面更易发生歧化反应,导致二甲醚选择性大于90%。DMM转化率随反应温度、压力的增高和反应时间的增长而增大,MMAc选择性随反应时间增长和压力增高而提高、随着反应温度的升高先提高后降低。随着催化剂前处理温度升高,树脂催化剂中吸附的水含量逐渐减少,MMAc选择性逐步提高,但过高温度会导致催化剂孔道塌陷、表面结焦,羰化效果变差。以环丁砜为溶剂,D-009B树脂为催化剂,反应温度110℃、压力5 MPa、反应6 h,DMM转化率接近100%,MMAc选择性达到74.32%,显示较好的工业应用前景。     

不同硅铝比ZSM-5负载铁基催化剂二氧化碳加氢性能

CO₂加氢在铁基催化剂上直接制取高附加值化学品是实现其资源化利用的重要途径。通过等体积浸渍法制备了不同硅铝比（25,70,150）的ZSM-5负载的铁基催化剂,考察硅铝比对铁基催化剂上CO₂加氢性能的影响。结果表明,随着硅铝比的升高,催化剂活性先升高后降低,最优化硅铝比为70。CO₂-DRIFTS和CO₂-TPD结果显示,硅铝比为70的ZSM-5载体制备的催化剂具有较多且较强的表面碱性位,促进CO₂分子的活化解离。通过H₂-TPR、XRD、Raman等表征揭示了催化剂结构的演变过程。还原后催化剂的活性金属以单质Fe形式存在,反应过程中单质Fe向Fe₃O₄和FeC_x物种转化。不同硅铝比配位环境影响Fe与C的相互作用,影响FeC_x的生成,从而影响CO₂加氢的活性和选择性。     

正丁烷和丁烯-1在不同Si/Al比ZSM-5分子筛上的吸附和扩散行为

以应用于烯烃催化裂解工艺中的具有独特择形性和酸性的ZSM-5分子筛为研究对象,采用重力分析仪在275, 288及300 K下对碳四烃(以正丁烷和丁烯-1为代表)在不同硅/铝比ZSM-5分子筛内的吸附和扩散行为进行了研究. 建立了正丁烷和丁烯-1在ZSM-5分子筛上的双朗格缪尔吸附模型. 同时,运用Fick扩散模型关联得到了正丁烷及丁烯-1在ZSM-5分子筛内的扩散系数. 结果表明,正丁烷及丁烯-1在ZSM-5分子筛内的扩散属于晶体扩散,二者的扩散系数在10-14 m2/s数量级,正丁烷的扩散速率大于丁烯-1. 正丁烷与丁烯-1在ZSM-5分子筛内的扩散速率均随温度的增加而增加,随着体系平衡压力的增加先增加后减小,而且二者的扩散系数随样品硅/铝比的增加而增加. 研究结果为碳四烃催化裂解工艺提供了相关的基础工程数据.     

正丁烷及丁烯-1在不同硅铝比ZSM-5分子筛上吸附的实验与模型

Four ZSM-5 zeolite catalysts with different Si/Al ratios for the catalytic cracking of C4 fractions to produce ethylene and propylene were prepared in this study.First,the adsorption isotherms of pure n-butane and butene-1 and their mixtures on these catalysts at 300K and p=0—100kPa were measured using the intelligent gravimetric analyzer.The experimental results indicate that the presence of Al can significantly affect the adsorption of butene-1 than that of n-butane on ZSM-5 zeolites.Then,the double Langmuir（DL）model was applied to study the pure gas adsorption on ZSM-5 zeolites for pure n-butane and butene-1.By combining the DL model with the ideal adsorbed solution theory（IAST）,the IAST-DL model was applied to model the butene-1（1）/n-butane（2）binary mixture adsorption on ZSM-5 zeolites with different Si/Al ratios.The calculated results are in good agreement with the experimental data,indicating that the IAST-DL model is effective for the present systems.Finally,the adsorption over a wide range of variables was predicted at low pressure and 300K by the model proposed.It is found that the selectivity of butene-1 over n-butane increases linearly with the decrease of Si/Al ratio.A correlation between the selectivity and Si/Al ratio of the sample was proposed at 300K and p=0.08MPa.     

Influence of Si/Al ratio on the activity and durability of Pd-ZSM-5 catalysts for nitrogen oxide reduction by methane

The selective reduction of NO by methane on Pd-ZSM-5 catalysts with different Si/Al and Pd loadings was examined in the presence and absence of water vapor. At low Si/Al, NO reduction activity was high and stable, while at higher Si/Al, activity was lower and deactivation was significant. The deactivated samples showed PdO bands in the Raman spectra, which indicated that dispersed Pd cations play a key role in NO reduction. The influence of Si/Al on the stability of dispersed Pd cations suggested the importance of Al site pairs for the stable dispersion of Pd cations.     

低硅铝比纳米团聚体ZSM-5的合成工艺研究

纳米团聚体ZSM-5因具有较高的活性及水热稳定性而被广泛用于催化剂的制备。以水玻璃为硅源、硫酸铝为铝源、正丁胺为模板剂,合成低硅铝比纳米团聚体ZSM-5分子筛。考察了钠硅比、陈化时间、晶种添加量等因素对合成分子筛形貌和晶粒尺寸的影响。采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、氮气物理吸附、透射电镜（TEM）和X射线荧光光谱仪（XRF）等手段对样品进行了物性分析。结果表明：钠硅比（氧化钠与二氧化硅物质的量比）大于0.11可以合成出结晶度较好的ZSM-5分子筛,当钠硅比大于0.13时ZSM-5晶粒增大;延长陈化时间有助于降低分子筛的晶粒尺寸,提高晶粒尺寸的均一度,陈化12 h时晶体的平均尺寸约为160 nm;晶种添加量为3%~4%（按总二氧化硅质量计算）时,对样品晶粒尺寸及均匀度的影响较小。     

n(硅)∶n(铝)对HZSM-5分子筛膜催化裂解性能的影响

采用二次生长法在不锈钢管内壁上制备了不同n(硅)∶n(铝)的HZSM-5分子筛膜.采用XRD、SEM和原位吡啶吸附红外光谱对样品的结构和酸性质进行了表征,以超临界正十二烷的催化裂解为模型反应对样品的催化性能进行了评价.随着n(硅)∶n(铝)的增加,HZSM-5交织生长程度变大并且Brφnsted酸量逐渐减少.低n(硅)∶n(铝)的分子筛膜表面具有较高的Brφnsted酸量,在反应的初始阶段存在活性的快速下降行为.适当增加分子筛膜的n(硅)∶n(铝),可以减缓反应初始阶段的活性下降速度,从而明显提高HZSM-5分子筛膜的催化活性.但过高的n(硅)∶n(铝)使分子筛膜表面的酸量大幅减少、致密性增加,不利于裂解反应.n(硅)/n(铝)为125的HZSM-5分子筛膜具有最高的反应活性和初始活性稳定性.     

ZSM-5硅铝比对甲醇制丙烯反应产物的影响

采用红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜、电感耦合等离子体焰炬(ICP)元素分析、氮低温吸附和吡啶红外等表征手段对合成的不同硅铝比ZSM-5催化剂进行了表征,并在微分反应器中考察了沸石硅铝比对甲醇制丙烯反应中丙烯收率和丙烯-乙烯质量比(P/E)的影响.结果表明,随着硅铝比增加,丙烯收率先升后降而乙烯收率则持续下降.机理分析表明,丙烯的稳定性低于乙烯是导致产物丙烯收率随催化剂酸性降低先升后降而乙烯收率连续下降的原因,是影响P/E比的关键因素.硅铝比为120的ZSM-5催化剂具有质量分率34.3%的丙烯收率,丙烯-乙烯质量比达到4.1,若要进一步提高丙烯收率和P/E比,需从其他方面(如扩散性能改善)对催化剂进行改性.