纳米ZSM-5分子筛的合成及催化性能研究

论文摘要

本文采用加入预晶化晶种的无模板剂法合成出不同硅铝比的纳米ZSM-5分子筛,分别用XRD、N2物理吸附和NH3-TPD等手段对催化剂的结构和酸性进行了表征,并比较了不同方法合成的相同硅铝比的纳米ZSM-5分子筛结构和酸性的差异。采用固定床微型反应器,分别考察了溶剂、反应温度、反应压力、空速及原料摩尔比对萘和甲醇的烷基化反应的影响,对反应进行了工艺条件优化。优化的结果：反应温度400℃,反应压力3MPa,原料的质量空速0.5h-1,原料的摩尔比：萘：甲醇:1,2,4一三甲苯1:2:8。在此条件下,分别考察了不同方法合成的纳米ZSM-5分子筛及采用加入预晶化晶种的无模板剂法合成的具有不同酸强度和酸量的纳米ZSM-5分子筛的催化性能。通过改变无模板剂法的合成条件,制备出纳米和微米尺度的ZSM-5分子筛,选取萘和甲醇的烷基化反应为探针反应,考察了晶粒尺寸对分子筛结构、酸性及催化萘和甲醇的烷基化反应性能的影响。初步探讨了微孔沸石硅源法合成纳米ZSM-5/MCM-41复合分子筛的条件,考察了碱处理溶液的浓度和硅铝比对复合分子筛的结构和酸性的影响。实现在纳米ZSM-5/MCM-41复合分子筛结构中形成具有传输作用的介孔通道,有效地改善其扩散性能,使其对萘的烷基化反应同时具有良好的反应活性和较高2,6-DMN的选择性。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 文献综述
• 1.2.1 纳米ZSM-5分子筛的性质
• 1.2.2 纳米ZSM-5分子筛的合成
• 1.2.3 纳米ZSM-5分子筛的表征方法
• 1.2.4 纳米ZSM-5分子筛在催化反应中的应用
• 1.2.5 具有介孔结构的纳米ZSM-5的制备及在催化反应中的应用
• 1.3 文献总结及课题设计思路
• 1.3.1 文献总结
• 1.3.2 本课题来源及主要研究内容
• 1.4 本章小结
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验试剂及仪器设备
• 2.2 纳米ZSM-5分子筛催化剂的制备
• 2.2.1 纳米ZSM-5分子筛的合成
• 2.2.2 纳米ZSM-5/MCM-41复合分子筛的制备
• 2.3 催化剂的表征方法
• 2.3.1 X射线衍射分析（XRD）
• 2.3.2 催化剂的X射线荧光光谱分析（XRF）
• 2.3.3 BET分析
• 3-TPD）测定催化剂的酸性'>2.3.4 程序升温脱附法（NH₃-TPD）测定催化剂的酸性
• 2.3.5 催化剂的红外（FT-IR）和吡啶吸附红外（Py-IR）测定
• 2.3.6 催化剂的电镜分析（SEM）
• 2.3.7 透射电镜分析（TEM）
• 27Al NMR MAS)'>2.3.8 核磁共振光谱分析(²⁷Al NMR MAS)
• 2.4 催化反应性能评价
• 2.5 本章小结
• 第3章 纳米ZSM-5分子筛的合成及其催化烷基化反应性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验试剂与实验仪器
• 3.2.2 纳米ZSM-5分子筛的合成
• 3.2.3 样品的表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 纳米ZSM-5分子筛的不同方法合成及表征
• 3.3.2 引入预晶化晶种的无模板剂法合成纳米ZSM-5结构和酸性表征
• 3.3.3 纳米ZSM-5分子筛催化萘和甲醇的烷基化反应
• 3.4 本章小结
• 第4章 纳米和微米ZSM-5分子筛结构及性能比较
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验试剂与实验仪器
• 4.2.2 纳米和微米尺度ZSM-5分子筛的合成
• 4.2.3 样品的表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 XRD
• 4.3.2 XRF化学组成分析
• 4.3.3 孔径和比表面积
• 4.3.4 SEM扫描电镜分析
• 27Al MAS NMR分析'>4.3.5²⁷Al MAS NMR分析
• 3-TPD表征'>4.3.6 NH₃-TPD表征
• 4.3.7 傅里叶红外（FT-IR）和吡啶吸附的红外光谱分析（Py-IR）
• 4.3.8 纳米和微米尺度的ZSM-5分子筛的催化性能评价
• 4.3.9 纳米和微米ZSM-5分子筛抗失活能力比较
• 4.4 本章小结
• 第5章 纳米ZSM-5/MCM-41复合分子筛的合成及性能研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验试剂与实验仪器
• 5.2.2 纳米ZSM-5/MCM-41微孔-介孔复合分子筛的制备
• 5.2.3 催化剂的表征
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 碱处理浓度对复合分子筛结构、酸性及催化性能的影响
• 5.3.2 硅铝比对复合分子筛的结构、酸性及催化性能的影响
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文