高硅铝比L沸石的制备与表征

论文摘要

L沸石是一种迄今在自然界尚未发现同等体的人工合成沸石,其孔道由交替的钙霞石笼（CAN笼）和六方柱笼（D6R）在c轴方向重叠组成,再按六重轴旋转产生十二元环的一维孔道,动力学直径为0.71nm。由于其优良的吸附和催化性能,在石油裂化、催化重整、芳构化等过程中有着广阔的应用前景。但由于其特殊的晶化环境及晶体结构的限制,一般制得的产品碱性阳离子含量较高而硅铝比却偏低。L沸石的这种碱性阳离子含量高及硅铝比较低的性质不利于其在催化裂化中的应用。在催化裂化中,FCC是酸催化反应过程,因此L沸石在应用中需要一定的酸中心数。同时,沸石分子筛的硅铝比与其催化性能有着密切关系,随着分子筛骨架硅铝比的提高,其表面酸性中心增多,酸分布变宽,骨架的稳定性提高。在实际应用中,高硅铝比的L沸石催化剂可以有效地抑制催化裂化过程中分子间氢转移反应和缩合反应,从而减少汽油中烯烃含量。在烃类催化裂化、油品加氢精制等催化反应中高硅铝比的L沸石催化剂具有更好的催化性能,因此研究高硅铝比L沸石的合成及通过改性降低其钾含量、提高其硅铝比具有重大意义。本文在参阅文献的基础上,主要从合成及改性两个方面入手制备高硅铝比L沸石。希望能够在高硅铝比L沸石的研究现状上有所进步。合成方面,本文主要是以水热合成法为基础通过改变硅源、投料顺序及实验条件研究高硅铝比L沸石的制备,同时还研究了投料硅铝比较高的KNa型L沸石的制备。改性方面,主要在对自制的K型L沸石进行离子交换降低钾含量的基础上以化学脱铝和水热焙烧脱铝补硅相结合的方法制备高硅铝比L沸石。并对所制备的样品进行了XRD、IR、SEM、TGA-DTA等表征。实验结果表明,以水热合成为基础通过改变实验条件所制备的L沸石的硅铝比有明显提高。通过化学脱铝和水蒸汽焙烧脱铝补硅相结合的方法对L沸石进行改性取得了比较好的实验效果,改性后的L沸石不仅硅铝比提高比较明显,而且相对结晶度保留较高。在对L沸石的各种改性研究中得出,制备高硅铝比L沸石比较好的路线是先对L沸石进行离子交换和焙烧相结合的处理使其钾含量降至催化裂化要求的范围,再通过酸处理洗去其孔道内的无定型铝及抽取骨架铝提高其骨架硅铝比,从而满足其在石油化工中的实际应用。本实验中,由合成制得的L沸石结晶度较好,其中硅铝比最高者达3.70,这较本实验室以往合成出的L沸石硅铝比（2.76）提高了约25%。改性制备的比较好的样品硅铝比高达21.9,且其相对结晶度高于80%。该样品的氧化钾含量降至了1.7%,晶格崩塌温度为989℃。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 引言
• 1.2 沸石分子筛在石油工业中的重要地位
• 1.3 沸石分子筛介绍
• 1.3.1 沸石分子筛的发展及应用
• 1.3.2 沸石分子筛的合成及改性研究
• 1.3.3 L沸石的研究现状
• 1.4 本研究的目的、方法及意义
• 第二章 合成制备高硅铝比L沸石的研究
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验仪器
• 2.3 样品表征
• 2.4 K型L沸石的制备及表征
• 2.4.1 K型L沸石的制备
• 2.4.2 结果与讨论
• 2.5 KNa型L沸石的制备
• 2.5.1 实验方法
• 2.5.2 结果与讨论
• 2.6 小结
• 第三章 改性制备高硅铝比L沸石的研究
• 3.1 实验原料
• 3.2 实验仪器
• 3.3 实验方法
• 3.4 样品及表征
• 3.5 结果与讨论
• 3.5.1 焙烧方式对L沸石硅铝比及结晶度的影响
• 3.5.2 水热化学结合法改性制备高硅铝比L沸石
• 3.5.3 钾离子含量测量
• 3.5.4 差热分析
• 3.6 小结
• 第四章 结论及创新点
• 4.1 结论
• 4.2 本文创新及后续工作建议
• 参考文献
• 硕士研究生期间发表论文
• 致谢