MCM-22分子筛的合成、表征及应用

论文摘要

本论文以六亚甲基亚胺（HMI）为模板剂,采用静态水热晶化法合成MCM-22分子筛,系统地研究了合成条件如硅源、晶化时间、原料配比、成胶老化方式等对其合成的影响,并利用粉末X-射线衍射分析（XRD）、扫描电镜（SEM）、傅立叶红外（FT-IR）、程序升温NH3脱附（NH3-TPD）等方法对其进行了表征。在此基础上,考察了活性炭惰性基质对MCM-22分子筛合成的影响。以合成的MCM-22分子筛为催化剂,探索其在二甲醚芳构化反应中的催化性能。主要结果如下:1.在静态水热晶化条件下,采用硅酸、硅溶胶、硅胶为硅源,在适当比例下都能合成出高纯度的MCM-22分子筛,但其聚集形貌、晶粒直径及厚度有一定的差别;而采用硅酸钠为硅源,没有得到MCM-22,得到的是ANA沸石。凝胶的初始配比如硅铝比、碱硅比对产物物相的影响较大,而胺硅比、水硅比在一定的范围内对产物影响不大,合成MCM-22分子筛的最佳条件为:n（SiO2）/n（Al2O3）=3060、n（OH-）/n（SiO2）= 0.150.25、n（HMI）/n（SiO2）= 0.350.6、n（H2O）/n（SiO2）=2045。加入晶种可以缩短MCM-22的晶化时间,成胶老化方式对产物的物相影响不大,延长凝胶老化时间可以促使MCM-22晶核的形成。2.采用优化的条件合成MCM-22分子筛,并用XRD、SEM、FT-IR和NH3-TPD等方法对其进行表征,结果表明,所合成的分子筛是结晶度良好且无杂晶的MCM-22分子筛,含有一定程度的介孔结构,具有两类酸中心,即弱酸中心和强酸中心。3.在活性炭惰性基质存在情况下,利用水热晶化法合成C-MCM-22分子筛时,m（C）: m（SiO2）的适宜比例为0.50.8,而添加活性炭的量较多或较少时,不易得到MCM-22晶体或容易转晶为ZSM-35。4.在二甲醚芳构化反应中,H-MCM-22分子筛上的总芳香烃选择性随硅铝比的增加而逐渐下降;H-MCM-22和H-C-MCM-22分子筛上二甲醚的转化率和产物中总芳烃的选择性都随反应温度的升高而逐渐提高;H-MCM-22分子筛上芳烃的选择性随空速增加而升高,而H-C-MCM-22分子筛上芳烃的选择性随空速增加而降低。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 MCM-22 分子筛的结构特性
• 1.1.1 二维正弦十元环网状孔道体系
• 1.1.2 MCM-22 的含超笼孔系结构
• 1.1.3 晶体表面的十二元环孔穴
• 1.2 MCM-22 分子筛的合成
• 1.2.1 水热晶化合成法
• 1.2.2 蒸汽相合成法
• 1.3 MCM-22 分子筛在催化中的应用
• 1.3.1 吸附性能
• 1.3.2 烷基化反应
• 1.3.3 芳构化反应
• 1.3.4 催化裂化
• 1.3.5 其他反应
• 1.4 本论文研究目标和内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验试剂及仪器设备
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 实验气体
• 2.2 催化剂的制备
• 2.2.1 MCM-22 分子筛的合成方法
• 2.2.2 炭模板中MCM-22 分子筛的合成
• 2.2.3 H 型MCM-22 分子筛的制备
• 2.3 催化剂的表征
• 2.3.1 X-射线衍射分析（XRD）
• 2.3.2 扫描电镜（SEM）
• 2.3.3 傅立叶红外（FT-IR）
• 2 物理吸附脱附'>2.3.4 N₂物理吸附脱附
• 3脱附（NH₃-TPD）'>2.3.5 程序升温NH₃脱附（NH₃-TPD）
• 2.4 催化剂的活性评价
• 2.4.1 催化剂活性评价装置
• 2.4.2 催化剂活性评价方法
• 2.4.3 数据处理方法
• 第三章 MCM-22 分子筛的合成与表征
• 3.1 MCM-22 分子筛的合成
• 3.1.1 硅源对MCM-22 分子筛合成的影响
• 3.1.2 晶化时间对MCM-22 分子筛合成的影响
• 3.1.3 原料配比对MCM-22 分子筛合成的影响
• 3.1.4 凝胶老化方式对MCM-22 分子筛合成的影响
• 3.2 MCM-22 分子筛的表征
• 3.2.1 XRD 表征
• 3.2.2 SEM 表征
• 3.2.3 FT-IR 表征
• 3.2.4 比表面及孔结构的测定
• 3.2.5 酸性的测定
• 3.3 小结
• 第四章 炭模板法合成MCM-22 分子筛
• 4.1 引言
• 4.2 炭模板中MCM-22分子筛的合成
• 4.2.1 炭硅比对C-MCM-22（C）分子筛合成的影响
• 4.2.2 晶化时间对C-MCM-22（C）分子筛合成的影响
• 4.3 小结
• 第五章 MCM-22 分子筛用于二甲醚芳构化的催化性能研究
• 5.1 引言
• 5.2 MCM-22 分子筛在二甲醚芳构化反应中的催化性能
• 5.2.1 H-MCM-22 分子筛硅铝比对催化反应性能的影响
• 5.2.2 温度对催化反应性能的影响
• 5.2.3 空速对催化反应性能的影响
• 5.3 小结
• 结论
• 1. 本论文的研究结果与结论
• 2. 后续工作建议
• 参考文献
• 附录
• 致谢