Pt/HY分子筛表面烷基锡化合物的制备及催化性质

Pt/HY分子筛表面烷基锡化合物的制备及催化性质

论文摘要

沸石分子筛是一类性能优良和用途广泛的无机材料,其确定的晶体结构和明确的表面为表面金属有机化学的研究提供了良好的载体。应用表面金属有机化学的技术,可以在沸石分子筛的表面直接或衍生制备具有独特性能的无机.有机杂化材料,且为认识发生在沸石分子筛表面的各种物理化学过程(如吸附和催化)的微观本质提供分子研究途径。 本文(1)选择Y沸石及贵金属Pt修饰的Y沸石分子筛在真空条件下系统的考察其洁净表面与烷基(烷基=甲基、乙基、丙基和丁基)锡化合物之间的化学反应性能。用in situ FTIR、GC、元素分析、XRD、DRS、BET、’FPD、’FPR.、TG等方法确定反应的化学计量关系以及气相和固相产物的表面组成和结构。测定了合成样品的比表面积及其对各种不同大小烃分子的吸附性能。弄清沸石分子筛表面羟基与烷基锡金属有机物接枝反应的普遍规律,包括反应的化学计量性、反应的适宜温度及固体产物的表面组成和结构等。(2)在上述研究的基础上,探索了表面金属有机化学方法在分子筛表面设计和表面再造方面的实际应用。将合成的SnR3/Pt/HY分子筛催化剂应用于糠醛气相加氢制糠醇反应,考察了反应温度、糠醛空速、氢醛比等对催化性能的影响。 得到如下创新性的结果:(1)HY沸石分子筛的表面羟基可以与SnMe4发生化学反应,将SnMe3基团接枝在Y沸石的超笼。对较大分子尺寸的烃表现出明显的择形吸附效应。(2)发现Pt/HY沸石分子筛的超笼表面羟基可以与SnMe4、SnEt4、SnPr4和SnBu4分别在193、243、273和333 K发生化学反应。改性不破坏Y沸石的晶相结构,在表面生成SnR3/Rt/HY表面单接枝物种,锡以四配位形式存在。接枝物种的热分解过程分为两步完成。(3)与Pt/HY相比,由于形成了新的活性位,SnR3/Pt/HY在糠醛气相加氢反应中生成糠醇的选择性有明显提高。烷基锡基团不同,各催化剂在反应中表现的催化活性也不相同,烷基锡基团越小,糠醇的选择性越高,其中SnMe3/Pt/HY催化剂对糠醇的选择性提高了40%。这可能与锡离子的电子效应和烷基的空间效应有关。

论文目录

  • 内容提要
  • Abstract
  • 第一章 前言
  • §1 沸石分子筛简介
  • 1.1 沸石分子筛的结构
  • 1.2 沸石分子筛的特点
  • §2 沸石分子筛表面的改性技术
  • 2.1 经典改性技术—离子交换法
  • 2.2 瓶中船和沸石内配位化学
  • 2.3 蒸汽相浸渍法
  • 2.4 化学蒸汽沉积(CVD)
  • 2.5 表面金属有机化学法(SOMC)
  • 2.5.1 金属有机化合物与沸石外表面的反应
  • 2.5.2 金属有机化合物与沸石内外表面的反应
  • §3 沸石分子筛的应用及其发展趋势
  • §4 本论文的研究内容和目标
  • 4.1 选题依据
  • 4.2 研究内容
  • 4.3 本论文的创新性
  • 参考文献
  • 第二章 实验方法
  • §1 药品与试剂
  • §2 反应装置
  • §3 仪器
  • 1 X射线粉术衍射(XRD)
  • 2 傅立叶红外光谱测定(FTIR)
  • 3 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)
  • 4 比表面积(BET)和孔结构测定
  • 5 气相色谱
  • 6 ICPQ-100型电感耦合等离子体仪
  • 7 热重(TG)分析
  • 8 程序升温脱附(TPD)和程序升温还原(TPR)
  • §4 实验方法
  • 1 沸石分子筛的前处理
  • 1.1 HY沸石
  • 1.2 Pt/HY沸石
  • 2 表面接枝反应实验
  • 2.1 烷基锡化合物在沸石分子筛表面羟基的接枝反应
  • 2.2 固相产物分析表征
  • 2.3 气相产物分析表征
  • 2.4 糠醛加氢反应催化活性评价
  • 4与HY沸石超笼表面的接枝反应'>第三章 SnMe4与HY沸石超笼表面的接枝反应
  • 1 引言
  • 2 结果与讨论
  • 4与HY沸石超笼羟基的反应'>2.1 SnMe4与HY沸石超笼羟基的反应
  • 2.2 接枝产物的结构和性能
  • 2.3 改性样品的热稳定性和吸附性能
  • 3 本章小结
  • 参考文献
  • 3/Pt/HY分子筛的合成与表征'>第四章 SnMe3/Pt/HY分子筛的合成与表征
  • 1 引言
  • 2 结果与讨论
  • 2.1 样品的IR分析
  • 2.2 样品晶相分析
  • 2.3 样品的紫外漫反射谱(DRS)分析
  • 3/Pt/HY的热稳定性'>2.4 SnMe3/Pt/HY的热稳定性
  • 3 本章小结
  • 参考文献
  • 第五章 不同烷基锡化合物在Pt/HY沸石超笼表面的接枝反应研究
  • 1 引言
  • 2 结果与讨论
  • 4与Pt/HY超笼羟基的反应'>2.1 SnR4与Pt/HY超笼羟基的反应
  • 2.2 表面Sn物种的配位状态和价态
  • 2.3 接枝样品的结构和性质
  • 2.4 改性样品的热稳定性
  • 3 本章小结
  • 参考文献
  • 3/Pt/HY在糠醛气相加氢制糠醇反应中的催化性能研究'>第六章 SnR3/Pt/HY在糠醛气相加氢制糠醇反应中的催化性能研究
  • 1 引言
  • 2 结果与讨论
  • 3/Pt/HY活性测试结果'>2.1 SnBu3/Pt/HY活性测试结果
  • 2.1.1 反应温度对糠醛加氢制糠醇催化活性的影响
  • 2.1.2 氢醛比对糠醛加氢制糠醇催化活性的影响
  • 2.1.3 糠醛空速对糠醛加氢制糠醇催化活性的影响
  • 3/Pt/HY催化性能的比较'>2.2 SnR3/Pt/HY催化性能的比较
  • 3 本章小结
  • 参考文献
  • 结论
  • 致谢
  • 中文摘要
  • 相关论文文献

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