含杂原子磷铝结构的MCM-41分子筛的微波合成、表征及苯烷基化性能

论文摘要

采用微波水热法合成了一系列含磷铝结构的MCM-41分子筛,考察了晶化时间、晶化温度对分子筛合成的影响；在适宜条件下,合成了含杂原子磷铝结构的MCM-41分子筛,并通过XRD、BET、 NH3-TPD、TG/DTA、TEM、NMR等分析手段对合成的分子筛进行了表征。采用高压连续微反装置对合成的分子筛进行了苯与十二烯烷基化反应的催化性能评价。结论如下：（1）首次通过微波辐射法成功合成出了一系列含杂原子磷铝结构的MCM-41分子筛（杂原子包括Mg、Zt、B）。XRD结果表明含杂原子磷铝结构的MCM-41分子筛具有MCM-41分子筛特有的长程有序六方结构,且随着杂原子掺入量的增加,其长程有序性下降,其适宜的合成条件为：晶化温度90℃,晶化时间90min。（2） NH3-TPD酸量分析结构表明杂原子的引入可明显提高含磷铝结构的MCM-41分子筛的总酸量,其总酸量随杂原子含量的增加先增加后减少,当n（Me）/n（Al）=0.05时,酸性最好。同时通过苯烷基化反应表明,在相同实验条件下,含杂原子磷铝结构的MCM-41分子筛的催化性能明显优于相应含磷铝结构的MCM-41分子筛。（3）N2等温吸附-脱附实验表明所合成的含杂原子磷铝结构的MCM-41分子筛具有0.58nm微孔和2nm介孔两种孔径,此外,杂原子的引入,可调节磷铝结构的MCM-41分子筛的孔径大小,使分子筛的介孔孔径变小,达到1.9nm。（4）透射电镜分析表明,所合成的含Mg磷铝结构的MCM-41分子筛保留了MCM-41分子筛的长程有序六方孔道结构,且具有一定的微孔孔道,这与XRD、BET的表征结果是一致的。（5）含杂原子磷铝结构的MCM-41分子筛的苯与十二烯烷基化反应较好的反应条件为反应温度160℃,反应压力3MPa。当n（Mg）/n（Al）=n（B）/n（Al）=n（Zr）/n（Al）=0.05时,含杂原子磷铝结构的MCM-41的2位十二烷基苯选择性最高,分别为25.1%、16.8%、18.5%。可见,含镁磷铝结构的MCM-41的催化性能最好,但其反应稳定性有待进一步提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 分子筛概述
• 1.1.1 分子筛定义
• 1.1.2 分子筛分类
• 1.2 微孔分子筛
• 1.2.1 磷铝分子筛研究进展
• 1.2.2 磷铝分子筛的合成
• 1.3 介孔分子筛
• 1.3.1 纯硅介孔分子筛的合成研究进展
• 1.3.2 杂原子介孔分子筛的研究进展
• 1.4 微孔-介孔复合分子筛的合成研究进展
• 1.5 直链烷基苯合成反应的技术进展
• 1.5.1 烷基化反应机理
• 1.5.2 烷基化催化剂研究进展
• 1.6 论文的目的和意义
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验原料与设备
• 2.2 分子筛的合成
• 4-5磷铝分子筛的合成'>2.2.1 AlPO₄-5磷铝分子筛的合成
• 4-5的合成'>2.2.2 含杂原子的磷铝分子筛MeAlPO₄-5的合成
• 2.2.3 MCM-41分子筛的合成
• 2.2.4 含磷铝结构的MCM-41分子筛的合成
• 2.2.5 含杂原子磷铝结构的MCM-41分子筛的合成
• 2.3 分子筛的表征
• 2.3.1 X-射线衍射分析（XRD）
• 3-TPD）'>2.3.2 酸量及分布分析（NH₃-TPD）
• 2.3.3 比表面、孔容及孔分布分析（BET）
• 2.3.4 热重分析（TG/DTA）
• 2.3.5 分子筛形貌分析（TEM）
• 2.3.6 核磁共振分析（NMR）
• 2.3.7 傅立叶红外光谱分析（FT-IR）
• 2.4 分子筛催化性能评价
• 2.4.1 催化剂活性评价装置
• 2.4.2 催化剂活性评价
• 2.4.3 催化剂活性评价步骤
• 2.4.4 苯烷基化产物的分析
• 第三章 含杂原子磷铝结构的MCM-41分子筛物化性质表征
• 3.1 X射线粉末衍射（XRD）表征
• 3.1.1 AlP-MCM-41分子筛的XRD表征
• 3.1.2 杂原子对Me-AlP-MCM-41分子筛晶体结构的影响
• 3.1.3 晶化温度对合成AlP-MCM-41分子筛的影响
• 3.1.4 晶化时间对合成AlP-MCM-41分子筛的影响
• 3-TPD）表征'>3.2 程序升温脱附（NH₃-TPD）表征
• 3.2.1 杂原子含量对Me-AlP-MCM-41分子筛酸性的影响
• 3.2.2 杂原子种类对Me-AlP-MCM-41分子筛酸性的影响
• 3.3 比表面、孔容及孔分布（BET）表征
• 3.3.1 Me-AlP-MCM-41分子筛的孔分布表征
• 3.3.2 MCM-41系列分子筛比表面、孔容表征
• 3.4 透射电镜（TEM）表征
• 3.5 热重（TG/DTA）表征
• 3.6 傅立叶变换红外（FT-IR）表征
• 3.7 核磁共振（NMR）表征
• 3.8 小结
• 第四章 Me-AlP-MCM-41分子筛的苯烷基化反应催化性能
• 4.1 实验装置及评价条件
• 4.2 苯的烷基化反应机理
• 4.3 催化剂催化性能考察
• 4.3.1 MCM-41系列分子筛的催化活性考察
• 4.3.2 Mg-AlP-MCM-41分子筛的稳定性考察
• 4.4 MCM-41系列分子筛催化活性影响因素考察
• 4.4.1 反应压力对Mg-AlP-MCM-41催化性能的影响
• 4.4.2 反应温度对Mg-AlP-MCM-41催化性能的影响
• 4.4.3 杂原子种类对Me-AlP-MCM-41催化性能的影响
• 4.4.4 杂原子含量对Me-AlP-MCM-41催化性能的影响
• 4.4.5 分子筛类型对苯烷基化性能的影响
• 4.5 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表及接收的学位论文目录
• 作者和导师简介
• 附件