多级孔沸石分子筛的制备与催化

多级孔沸石分子筛的制备与催化
多级孔沸石分子筛的制备与催化

多级孔沸石分子筛的制备与催化

当需要把大小不同的固体颗粒分开时,人们马上就会想到筛子。现在已经找到一类叫做分子筛的物质,它们可以将混合物中的分子按其大小加以筛分。分子筛又称沸石,它在自然界里就存在,但目前在工业上用的大多是人工合成的。在外观上,分子筛是粉末状的固体,有光泽,天然沸石有颜色,合成沸石一般呈白色。在化学结构上,分子筛是一种结晶型的硅铝酸盐,其晶体结构中具有许多空穴,空穴之间有孔道(又称窗口)相连,凡直径比孔径小的“瘦”分子可以通过窗口进入空穴,而直径大于孔径的“胖”分子就只能被挡在窗口外面“望筛兴叹”。

虽然分子筛主要是由氧化硅、氧化铝所组成,但是随着其中所含氧化硅与氧化铝比例的变化,和添加其它助剂的作用,它们可以构架组建成数目众多的、具有不同结构和性能特性的分子筛。不同类型的分子筛,它们的孔道形状和大小可以有很大差别。同一类型分子筛的孔径和结构,也可以有不同。按照国际纯粹和应用化学联合会(IUPAC)的定义,按照孔径大小可以将多孔材料分为三类:微孔(<2nm)、介孔(2~50nm)和大孔(>50nm)。微晶沸石,特别是硅铝酸盐沸石,以其均匀有序的微孔孔道(0.4~1.2nm)、丰富的酸性位、较大的比表面积、可交换的阳离子以及高的水热稳定性已被广泛地应用于吸附、分离、精细化工以及工业催化领域。

沸石作为一种绿色的非均相催化剂,目前超过90%的工业沸石已经应用到技术成熟的石化、炼油以及汽车尾气处理等行业。一方面,沸石较小的孔径在很多反应中提供了优异的择形性,丰富的L和B酸为催化反应提供了活性位,较大的比表面积有助于客体分子的吸附;另一方面,沸石较小的微孔尺寸严重阻碍了反应物的扩散和传质,因此在一些涉及大分子的催化反应中受到一定限制。为了解决这个问题,科研人员尝试合成孔径更大的催化材料。1992年,Mobile公司成功地合成出有序介孔材料,为制备介孔材料催化剂奠定了基础。它的出现突破了传统微孔沸石孔径对大分子的限制,很好地解决了分子扩散传质的问题,使其在大分子参与的催化反应中表现出一定的优势。尽管通过原位掺杂改性的方法可以进一步拓展介孔材料的应用,比如Cu掺杂在介孔Si材料中,可以制备无机的抗菌材料。但是由于介孔材料自身非晶化的骨架、较低的热稳定及水热稳定性、活性位点和酸性位的缺乏等,使

其在酸催化和高温反应中受到极大的限制。为了克服微孔沸石与介孔材料在催化领域所存在的问题,具有多级孔道结构沸石材料的研发成为备受关注的研究领域。

由于介孔材料的无定型孔壁的低水热稳定性和低酸性而严重地限制了其在催化反应中

的应用。因此,合成孔壁具有高水热稳定性和强酸性的介孔沸石有广泛的应用前景。Fang 等以CMK5为硬模板剂原位重结晶SBA—15合成了规整的介孔沸石,但是在透射电镜中并不能看到介孔沸石孔壁上存在微孔孔道。Tsapatiss等提出一种利用三维介孔碳为模板剂来合成介孔沸石的方法。Ryoo课题组利用亲水性两性有机硅烷作为软模板,合成了厚度仅为1.7nm 的六方有序介孔分子筛。然而,合成具有规整介孔结构的沸石仍然存在很大的挑战,因为介孔材料的孔道仅有2~3nm,容纳沸石仍然是比较困难的。

分子筛催化剂

绿色高分子材料论文 ——分子筛催化剂 学院:京江学院 班级:高分子1101 姓名:刘铭 学号:4111126020

摘要:随着环保意识的增强,对清洁能源的需求不断提高,人们越来越多的研究了新型环保的催化剂。目前,分子筛催化剂在炼油与化工工业得到了研究与应用,如催化裂化、加氢裂化、带支链芳烃的烷基化、异构脱蜡以及轻烯烃聚合等。国内外已开发出一批有发展前景的高功能化、多功能化、精密化的分子筛催化剂材料。 1. 分子筛催化剂的概述 1.1、定义: 指以分子筛为催化剂活性组分或主要活性组分之一的催化剂。又称沸石催化剂。分子筛具有离子交换性能、均一的分子大小的孔道、酸催化活性,并有良好的热稳定性和水热稳定性,可制成对许多反应有高活性、高选择性的催化剂。应用最广的有X型、Y型、丝光沸石、ZSM-5等类型的分子筛。工业上用量最大的是分子筛裂化催化剂。 1.2、合成方法: ①水热晶化法; ②非水体系合成法; ③干胶转换法; ④无溶剂干粉体系合成法;; ⑤微波辐射合成法; ⑥蒸汽相体系合成法; ⑦多级孔道沸石分子筛的合成; ⑧化学后处理法; ⑨硬模板法; ⑩软模板法。 2. 分子筛催化剂的的发展现状 1954年第一次人工合成沸石分子筛催化剂并作为吸附剂而商品化。20世纪50年代人们先后合成了 A 型、X型和Y 型分子筛。随着人们对分子筛催化剂的不断加深,美国联合碳化学公司(UCC)开发出合成沸石分子筛,继而,美国Mobil公司的研究人员开发出由Zeolites Socony Mobil缩写命名的ZSM系列高硅铝比沸石分子筛催化剂,并形成工业化规模生产。1980年Sand合成了ZEOLON分子筛。1982 年UCC(联合碳化公司)Wilson和Flanigen等首次合成20余种AlPO4 和SaPO4分子筛,从而打破了沸石分子筛由硅氧四面体和铝氧四面体组成的传统观念。1982年,WLSON 等在水热条件下首先合成了新型微孔磷铝分子筛,这种分子筛由铝氧四面体和磷氧四面体严格有序交替排列而成,其骨架接近中性。1992年美国Mobil公司发现了M41S介孔分子筛。为了改善催化剂的催化活性,在催化剂中加入杂原子,如La、Ce、Fe、Mn、Ti、Sn。Vietze等将有机燃料加入到在磷酸铝分子筛合成中。Tang等在磷酸铝分子筛中组合了直径为0.4nm的超小的单个的碳纳米分子筛。Caro等报道了非线性硝基苯胺载体磷酸铝晶体的特性。 近几年来市场对各类分子筛催化剂的需求不断增加,国内合成分子筛的生产规模也不断增大。中科院大连化物所自20世纪80年代以来开展沸石分子筛的合成及改性研究工作,开发出二甲醚裂解制低碳烯烃催化剂及甲醇转化制低碳烯烃催化剂。1988年首次合成了具有十八环的VPI-5分子筛,孔径达1.3nm,实

沸石分子筛如何制备合成

沸石分子筛及其复合材料新型合成方法研究进展 沸石分子筛作为离子交换材料、吸附剂、催化剂等,在化学工业、石油化工等领域发挥着重要作用。随着新材料领域和电子、信息等行业的不断发展,其使用范围已经跳出传统行业,在诸如新型异形分子筛吸附剂、催化剂和催化蒸馏元件、气体和液体分离膜、气体传感器、非线性光学材料、荧光材料、低介电常数材料和防腐材料等方面得到应用或具有潜在的应用前景。因此,沸石分子筛的制备方法也越来越受到人们的关注。 沸石分子筛传统的制备方法主要包括水热法、高温合成法、蒸汽相体系合成法等,但随着组合化学技术在材料领域应用的不断扩大,20世纪90年代末人们将组合化学的概念与沸石分子筛水热法结合,建立了组合水热法。将组合化学技术应用到沸石分子筛水热合成之中,加快了合成条件的筛选与优化。除此之外,气相转移和干胶法等新型制备方法也被提出并应用于实践,本文对这些方法进展进行简单概述。 1. 组合化学水热法 组合化学是一种能建立化学库的合成方法,其大的优势是能在短时间内合成大量的化合物,从而达到快速、高效合成与筛选的目的。水热法合成沸石分子筛及相关材料,要考察的因素比较多,包括多种反应原料的选择及配比、反应温度及反应时间等。使用组合化学法可以减轻实验工作量和劳动强度,大大提高工作效率。 ·石墨烯·分子筛·碳纳米管·黑磷·类石墨烯·纳米材料 江苏先丰纳米材料科技有限公司是国际上提供石墨烯产品很早的公司之一,现专注于石墨烯、

利用组合化学水热法制备沸石分子筛,设计了一种组合反应釜,即在圆形聚四氟乙烯片上钻100个小孔,然后在其上、下表面分别用不锈钢片夹紧,形成100个水热反应器,将不同配比的水热合成液分别置于各反应器中。在一定条件下,和传统水热法一样合成沸石分子筛。他们对Na2O-Al2O3-SiO2-H2O的四组分体系进行了考察,比较了使用传统的水热法和组合水热法的差别,证实了组合化学的高效性和快速筛选性。在此基础上,科学家对组合水热法进行了改进,设计出易于自动化X射线衍射测定的装置,并用这种方法对TS-1分子筛的合成配方进行了筛选。 组合化学水热法在分子筛的制备和无机材料合成方面已有一定的应用,但其应用还很有限。同时,要利用组合化学水热法,具备以下特点:(1)每次合成要产生出尽可能多的平行结果;(2)减少每组试样量;(3)增加合成与表征过程中的自动化程度;(4)实验过程与计算机充分结合,提高实验效率。 2. 气相转移法 2.1 气相转移法制备分子筛粉末 气相转移法可用于制备MFI、FER、MOR等结构的沸石分子筛。Zhang等利用气相转移法合成了ZnAPO-34和SAPO-34分子筛,证明水是气相法合成磷铝分子筛不可缺少的组分。后来,也有人利用气相法合成了AFI和AEI的磷铝分子筛,验证了水在合成过程中的作用。在n(P2O5)/n(Al2O3)=1时,分别用三乙胺和二正丙胺与水作为模板剂合成了AlPO4-5和AlPO4-11分子筛。 ·石墨烯·分子筛·碳纳米管·黑磷·类石墨烯·纳米材料 江苏先丰纳米材料科技有限公司是国际上提供石墨烯产品很早的公司之一,现专注于石墨烯、

分子筛催化剂

伴随着工业革命的大潮,碳材料的应用越来越广泛,从最初的过滤杂质逐渐发展到分离不同组份。与此同时,随着技术的进步,人类对物质的加工能力也越来越强。那么什么是分子筛催化剂?为此,安徽天普克环保吸附材料有限公司为大家总结了相关信息,希望能够为大家带来帮助。 分子筛催化剂又称沸石催化剂,指以分子筛为催化活性组分或主要活性组分之一的催化剂,工业上用量最大的是分子筛裂化催化剂,它属于固体酸催化剂。此外,常用的还有具双功能催化作用的载金属分子筛催化剂,如钯-超稳Y型分子筛加氢裂化催化剂。 催化性质按分子筛的催化性质,可分为分子筛固体酸催化剂、金属分子筛双功能催化剂和分子筛择形催化剂三大类。按分子筛的类型分类,则分子筛催化剂的分类和分子筛的分类相同。 分子筛催化剂中通常只含有5%~15%的分子筛,其余部分可称为基质,通常由难熔性无机氧化物或其混合物和粘土组成。基质的作用是使分子筛良好分散,使分子筛易于粘结成形,甚至可使分子筛的

热稳定性得到提高。在催化过程中基质还起到热载体的作用。制造催化剂时,分子筛原粉通常经胶体磨研磨后混入基质的胶体中,用喷雾、挤条或其他方法成形,再经干燥、焙烧等步骤最后制成催化剂。 安徽天普克环保吸附材料有限公司是原上海摩力克分子筛有限公司直属公司,本公司成立于2004年,由于生产量扩增,本公司在安徽合肥空港寿县新桥产业园投资建设生产基地。公司目前拥有年产2000吨分子筛、1500吨活性氧化铝生产线各一条。 二期工程将建成4000吨分子筛生产线。公司全面推行ISO9001质量管理体系,建有现代化的实验室和质量控制中心。现有工程技术人员20人,其中工程师8人。 产品系列化、经营多元化,这些都是企业的发展方针,而OEM----更是公司多年的经营模式,并且得到广泛好评。我们的用户涉及石油、化工、冶金、汽车、空调、电子仪表等行业,我们的客户群不仅是在国内而且遍及东南亚、欧美等地。公司热忱欢迎国内外客

分子筛合成方法

有水热合成、水热转化和离子交换等法: ①水热合成法用于制取纯度较高的产品,以及合成自然界中不存在的分子筛。将含硅化合物(水玻璃、硅溶胶等)、含铝化合物(水合氧化铝、铝盐等)、碱(氢氧化钠、氢氧化钾等)和水按适当比例混合,在热压釜中加热一定时间,即析出分子筛晶体。合成过程可用下式表示: 工业生产流程中一般先合成Na-分子筛,如13X型与10X型分子筛的合成(见图)。在水热合成过程中添加某些添加剂可以改变最终产品的结构,如加入季胺盐可得到ZSM-5型分子筛。 分子筛 ②水热转化法在过量碱存在时,使固态铝硅酸盐水热转化成分子筛。所用原料有高岭土、膨润土、硅藻土等,也可用合成的硅铝凝胶颗粒。此法成本低,但产品纯度不及水热合成法。 ③离子交换法通常在水溶液中将Na-分子筛转变为含有所需阳离子的分子筛,

通式如下: 式中 Z-表示阴离子骨架,Me+表示需交换的阳离子,例如NH嬃、Ca2+、Mg2+、Zn2+等,原料通常为氯化物、硫酸盐、硝酸盐。溶液中不同性质的阳离子交换到分子筛上的难易程度不同,称为分子筛对阳离子的选择顺序,例如:13X型分子筛的选择顺序为Ag+、Cu2+、H+、Ba2+、Au3+、Th4+、Sr2+、Hg2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+、Ca2+、Co2+、NH嬃、K+、Au2+、Na+、Mg2+、Li+。常用下列参数表示交换结果:交换度,即交换下来的Na+量占分子筛中原有Na+量的百分数;交换容量,为每100克分子筛中交换的阳离子毫克当量数;交换效率,表示溶液中阳离子交换到分子筛上的质量百分数。为了制取合适的分子筛催化剂,有时尚需将交换所得产物与其他组分调配,这些组分可能是其他催化活性组分、助催化剂、稀释剂或粘合剂等,调配好的物料经成型即可进行催化剂的活化。

沸石分子筛膜的合成方法

沸石分子筛膜的合成方法 人工制备分子筛的合成得到的一般是松散的晶粒,要得到致密的分子筛膜,分子筛晶体之间必须互生,在多孔载体上定向长成致密层,具有一定的渗透性能。近年来,随着膜技术的发展,分子筛膜制备技术取得了不小的进展,常用的有原位生长法,二次晶种法和微波合成法,此外,还有溶胶-凝胶法、嵌入法、蒸汽相法等。 一、原位水热法 原位生长法采用与分子筛粉末合成相同的方法,将载体、硅源、铝源、模板剂、碱和水按照一定的生长比例加入反应釜中,在一定温度和自生压力下水热晶化,多孔材料在载体表面附着生长,多孔载体表面生长一层致密的分子筛膜层。使用该方法已经成功制备的分子筛膜有MFI、A、SAPO-34和八面沸石膜、丝光沸石膜等。原位水热合成中,沸石膜经历成核期和生长期两个阶段。成核期,母液中的营养随着水热能量的给与而随机成核,附着在载体上,也有部分散落在营养液中;生长期,已经生成的晶核不断原位长大,载体上附着的晶核也长大并互生,连成一片致密的膜层。 膜是由分子筛晶粒互生相连而成。生长液中硅铝比、碱浓度、模板剂的比例、温度和晶化时间都对合成的膜有影响,载体的适当修饰也会对提高分子筛膜的质量。该制备方法设备简单,方法易行,易实现大批量生产,具有工业化前景。不足之处在于可控性差,晶体要优先在载体表面成核而不是溶液主体,受载体表面性质影响和晶核随机生长的影响,膜层的生长很容易不均匀,难致密,膜层厚度不易控制。该方法比较适用于管状的载体生长沸石分子筛膜。迄今为止,人们已经成功的在石英、金属、氧化铝、玻璃等多孔材料表面原位合成了高质量的MFI 型分子筛膜。而且对合成的分子筛膜进行了气体分离和液体渗透汽化分离等测试,膜表现良好。 二、二次晶种法 二次晶种法,顾名思义,先要合成纳米级或者微米级的晶种,然后将纳米晶涂覆在载体的一侧表面,再将载体置于二次生长的母液中水热晶化成膜。合成的晶种的尺寸最好控制在纳米级别,将得到的纳米晶种洗干净后使之均匀分散在溶剂中,得到晶种的悬浮液。然后采用一定的办法,例如沾取涂布法、滴涂法,旋

Nb-SBA-15介孔分子筛催化剂的制备及其催化性能

第28卷第l期2010年1月 石化技术与应用 PetrochemicalTechnology&Application V01.28No.1 Jan.20lO 研究与开发(9—11) Nb—SBA一15介孔分子筛催化剂的 制备及其催化性能 李春晶1’2,李剑1,沈健1,魏田升1,陈南1,段大少1 (1.辽宁石油化工大学石油化工学院,辽宁抚顺11300l;2.武汉炼化工程设计有限责任公司.湖北武汉430082) 摘要:以介孔分子筛sBA—15为载体,采用浸渍法制备了Nb—sBA—15催化剂,通过x一射线衍射(xRD)、N:吸附一脱附、红外光谱分析(FTIR)等测试手段对催化剂进行了表征,并对其在合成乙基叔丁基醚(ETBE)的醚化反应中的活性及重复使用性进行了评价。结果表明,当负载Nb的质量分数小于30%时,Nb—sBA—15催化剂仍具有sBA—15晶体结构和介孔结构,Nb与sBA—15载体间存在较强的相互作用。Nb—sBA—15催化剂在合成ETBE的醚化反应中具有很高的催化活性,叔丁醇转化率达64.10%,ETBE选择性可达92.70%,重复使用4次后,仍保持良好的催化活性。 关键词:介孔分子筛;催化剂;铌;醚化反应;乙基叔丁基醚 中图分类号:TQ426.8文献标识码:B文章编号:l009—0045(20lO)0l—0009—03 SBA一15分子筛具有比表面积、孔容、孔径大,热稳定性强等优点,但酸性很弱,用于酸催化过程时必须进行改性o‘21,而铌酸是一种固体酸催化剂,有较高酸强度,经300一400℃焙烧后,仍具有良好的催化活性。以铌酸作为活性组分,将其引入介孔分子筛SBA一15孔道中,可获得具有特殊催化活性的Nb—SBA一15分子筛催化剂,其比表面积、孔径大,活性稳定性高,在有水分子参与或生成的反应中表现出优异的稳定性∞。]。本工作以铌酸作为活性组分,制备了Nb—SBA一15分子筛催化剂,对催化剂结构进行了表征,并对催化剂在合成乙基叔丁基醚(ETBE)的醚化反应活性及重复使用性进行了评价。 1实验部分 1.1原料及试剂 去离子水,自制。浓盐酸,质量分数为37%,沈阳新东试剂厂生产。粗铌酸,工业级,九江有色金属冶炼厂生产。草酸,分析纯,沈阳试剂四厂生产。正硅酸四乙酯,乙醇,叔丁醇,均为分析纯,沈阳国药集团化学试剂有限公司生产。 1.2催化剂样品的制备 纯硅sBA一15的制备见文献[6]。 Nb—SBA—15的制备采用浸渍法,分别称取含Ⅶo.100,O.200,0.300,0.400,0.600g的HNb0,?nH:O(n为2—4)及5.00g草酸放人100mL烧杯中,以80mL去离子水于50℃溶解,然后加入2.00g的SBA一15,升温至70℃,将溶剂蒸干后,在红外灯下干燥,再在120℃的烘箱中烘12h,最后在马弗炉中于400℃焙烧2h。即分别得到Nb负载量(质量分数,下同)为5%,10%,15%,20%,30%的Nb—SBA一15催化剂。 1.3催化剂结构表征及性能评价 采用日本Rigaku公司生产的D/MAx一1A型X一射线衍射(xRD)仪进行物相分析,测试条件为管电压40kV,电流100mA,CuK。辐射。采用美国Micromeritics公司生产的ASAP2010型物理吸附仪测量比表面积,吸附质为N:,吸附温度为一196℃,样品在测量前于109℃真空活化16h。采用美国Nicolet公司生产的MagnaIR550型红外光谱仪(FTIR)测定样品结构,测试范围为4000~400cm~。 收稿日期:2009一08一lO;修回日期:2009一08—20 作者简介:李春晶(1983一),女,辽宁朝阳人,硕士研究生。 万方数据

分子筛催化剂的解析

分子筛催化剂的解析 分子筛(又称合成沸石)是一种硅铝酸盐多微孔晶体,它是由 SiO4和AlO4四面体组成和框架结构。在分子筛晶格中存在金属阳离子(如 Na,K,Ca等),以平衡四面体中多余的负电荷。分子筛的类型按其晶体结构主要分为: A型,X型,Y型等 A型主要成分是硅铝酸盐,孔径为 4A(1A=10 -10 米),称为 4A(又称纳A型)分子筛;用Ca2+交换4A分子筛中的Na+,形成5A的孔径,即为5A(又称钙A型)分子筛;用K+交换4A分子筛的Na+,形成3A的孔径,即为3A(又称钾A型)分子筛。 X型硅铝酸盐的晶体结构不同(硅铝比大小不一样),形成孔径为 9—10A的分子筛晶体,称为 13X(又称钠X型)分子筛;用Ca2+交换13X分子筛中的Na+,形成孔径为9A的分子筛晶体,称为 10X(又称钙X型)分子筛。 沸石分子筛是一类由硅氧四面体和铝氧四面体通过共用氧原子相互连接成骨架结构、并具有均匀晶内孔道的晶态微孔材料。通常,天然的和人工合成的沸石分子筛指的是硅铝酸盐。 1 分子筛的应用领域 沸石分子筛不仅可应用于催化、吸附、分离等过程,还可用于微激光器、非线性光学材料及纳米器件等新兴领域,并在药物化学、精细化工和石油化工等领域有着广阔的应用前景。 分子筛主要应用品种有 3A、4A、5A 、13X以及以上述为基质的改性产品。 3A分子筛用途:各种液体(如乙醇)的干燥;空气的干燥;制冷剂的干燥;天然气、甲烷气的干燥;不饱和烃和裂解气、乙烯、乙炔、丙烯、丁二烯的干燥。 4A分子筛用途:空气、天然气、烷烃、制冷剂等气体和液体的深度干燥;氩气的制取和净化;药品包装、电子元件和易变质物质的静态干燥;油漆、燃料、涂料中作为脱水剂。 5A分子筛用途:变压吸附;空气净化脱水和二氧化碳。 13X分子筛用途:空气分离装置中气体净化,脱除水和二氧化碳;天然气、液化石油气、液态烃的干燥和脱硫;一般气体深度干燥。 改性分子筛可用于有机反应的催化剂和吸附剂。 2分子筛催化剂的发展历史 分子筛的起源可追溯到1756年,首次在玄武岩的孔洞中发现了天然微孔硅铝酸盐,天然沸石。1840年,发现天然沸石具有可逆地吸水一脱水的性能,并且在加热过程中,它的透明度和结晶形状不发生变化。于是,天然沸石的微孔性及其在吸附、离子交换等方面的能引起了研究者的关注。1858年,根据泡沸石脱水晶体可以分离不同大小分子的性能,成功地实现了异构烷烃和正烷烃的分离。1925年,人们发现菱沸石能迅速吸附水、乙醇和甲酸蒸气,而基本上不吸收丙酮、乙醚和苯,再次证实了沸石的分子筛分作用。于是,沸石分子筛这一不仅代表其组成,而且代表着其作用的名称便产生了。研究者最初主要把沸石分子筛用作流体干燥和净化过程的吸附剂与干燥剂,后来也用于流体的分离。 20世纪50年代中期至80年代初期,是分子筛科研、应用及产业发展的全盛时期。1960年,提出了分子筛规整结构的“择形催化”概念,1962年,X型沸石分子筛首次用于催化裂化过程,此阶段发现的低、中硅铝比(SiO2/A1203≤10)的A型、X型、Y型、丝光沸石等称为第一代分子筛。 20世纪70年代,美国美孚石油公司开发的以ZSM一5为代表的高硅三维交叉直通道的新结构沸石分子筛称为第二代分子筛。如ZSM一5、ZSM一11、ZSM一12等,这些高硅分子筛水热稳定性高,亲油疏水,绝大多数孔径在0.6nm左右,对甲醇及烃类转化反应有良好的活性及选择性,此类分子筛的开发,促进了分子筛及微孔化合物结构与性质的研究,也大大推动了分子筛应用方面的研究。 联碳(UCC)公司于80年代开发了非硅、铝骨架的磷铝系列分子筛联碳(UCC)公司于80

分子筛催化剂及其作用机理

分子筛催化剂及其作用机理 1.分子筛的概念 分子筛是结晶型的硅铝酸盐,具有均匀的孔隙结构。分子筛中含有大量的结晶水,加热时可汽化除去,故又称沸石。自然界存在的常称沸石,人工合成的称为分子筛。它们的化学组成可表示为 Mx/n[(AlO2)x?(SiO2)y] ?ZH2O 式中M是金属阳离子,n是它的价数,x是AlO2的分子数,y是SiO2分子数,Z是水分子数,因为AlO2带负电荷,金属阳离子的存在可使分子筛保持电中性。当金属离子的化合价n = 1时,M的原子数等于Al的原子数;若n = 2,M的原子数为Al原子数的一半。 常用的分子筛主要有:方钠型沸石,如A型分子筛;八面型沸石,如X-型,Y-型分子筛;丝光型沸石(-M型);高硅型沸石,如ZSM-5等。分子筛在各种不同的酸性催化剂中能够提供很高的活性和不寻常的选择性,且绝大多数反应是由分子筛的酸性引起的,也属于固体酸类。近20年来在工业上得到了广泛应用,尤其在炼油工业和石油化工中作为工业催化剂占有重要地位。 2.分子筛的结构特征 (1)四个方面、三种层次: 分子筛的结构特征可以分为四个方面、三种不同的结构层次。第一个结构层次也就是最基本的结构单元硅氧四面体(SiO4)和铝氧四面体(AlO4),它们构成分子筛的骨架。相邻的四面体由氧桥连结成环。环是分子筛结构的第二个层次,按成环的氧原子数划分,有四元氧环、五元氧环、六元氧环、八元氧环、十元氧环和十二元氧环等。环是分子筛的通道孔口,对通过分子起着筛分作用。氧环通过氧桥相互联结,形成具有三维空间的多面体。各种各样的多面体是分子筛结构的第三个层次。多面体有中空的笼,笼是分子筛结构的重要特征。笼分为α笼,八面沸石笼,β笼和γ笼等。 (2)分子筛的笼: α笼:是A型分子筛骨架结构的主要孔穴,它是由12个四元环,8个六元环及6个八元环组成的二十六面体。笼的平均孔径为1.14nm,空腔体积为760[Å]3。α笼的最大窗孔为八元环,孔径0.41nm。 八面沸石笼:是构成X-型和Y-型分子筛骨架的主要孔穴,由18个四元环、4个六元环和4个十二元环组成的二十六面体,笼的平均孔径为 1.25nm,空腔体积为850[Å]3。最大孔窗为十二元环,孔径0.74nm。八面沸石笼也称超笼。 β笼:主要用于构成A型、X-型和Y型分子筛的骨架结构,是最重要的一种孔穴,它的形状宛如有关削顶的正八面体,空腔体积为160[Å]3,窗口孔径为约0.66nm,只允许NH3、H2O等尺寸较小的分子进入。 此外还有六方柱笼和γ笼,这两种笼体积较小,一般分子进不到笼里去。 不同结构的笼再通过氧桥互相联结形成各种不同结构的分子筛,主要有A-型、X型和Y型。 (3)几种具有代表性的分子筛 A型分子筛 类似于NaCl的立方晶系结构。若将NaCl晶格中的Na+和Cl-全部换成β笼,并将相邻的β笼用γ笼联结起来就得到A-型分子筛的晶体结构。8个β笼联结后形成一个方钠石结构,如用γ笼做桥联结,就得到A-型分子筛结构。中心有一个大的α的笼。α笼之间通道有一个八元环窗口,其直径为4Å,故称4A分子筛。若

分子筛催化剂,分子筛价格报价

分子筛催化剂,分子筛价格报价 郑州永坤环保科技有限公司 分子筛催化剂,分子筛价格报价,分子筛价格也是根据各种型号价格相差很多,9500元/吨到19000元/吨不等,分子筛是指具有均匀的微孔,其孔径与一般分子大小相当的一类物质。分子筛的应用非常广泛,可以作高效干燥剂、选择性吸附剂、催化剂、离子交换剂等,但是使用化学原料合成分子筛的成本很高。常用分子筛为结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐,是由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成分子尺寸大小(通常为0.3~2 nm)的孔道和空腔体系,因吸附分子大小和形状不同而具有筛分大小不同的流体分子的能力,多孔材料在许多领域有着广泛的应用,如微孔分子筛作为主要的催化材料、吸附分离材料和离子交换材料,在石油加工、石油化工、精细化工以及日用化工中起着越来越重要

的作用。 分子筛(又称合成沸石)是一种硅铝酸盐多微孔晶体。它是由硅氧、铝氧四面体组成基本的骨架结构,在晶格中存在着金属阳离子(如Na+,K+,Ca2+,Li+ 等),以平衡晶体中多余的负电荷。分子筛的类型按其晶体结构主要分为:A型,X型,Y型等。分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物。分子筛具有均匀的微孔结构,它的孔穴直径大小均匀,这些孔穴能把比其直径小的分子吸附到孔腔的内部,并对极性分子和不饱和分子具有优先吸附能力,因而能把极性程度不同,饱和程度不同,分子大小不同及沸点不同的分子分离开来,即具有“筛分”分子的作用,故称分子筛。由于分子筛具有吸附能力高,热稳定性强等其它吸附剂所没有的优点,使得分子筛获得广泛的应用。 分子筛工作原理:吸附功能:分子筛对物质的吸附来源于物理吸附(范德华力),其晶体孔穴内部有很强的极性和

沸石分子筛催化剂的发展现状

沸石分子筛催化剂的发展现状 姓名: 班级: 学号:

沸石分子筛催化剂的发展现状 摘要:从工业催化的角度思考和表述了沸石分子筛催化剂合成、催化及应用,综述了国内外相关的最新研究进展,探讨了分子筛催化剂未来的发展方向。旨在引发人们对分子筛催化未来向经济、可控、高效催化、绿色环保和新应用等方面发展的思考与探索。 关键词:沸石分子筛催化剂、工业应用、未来发展 在我国的经济发展,工业是国民经济的重要组成部分,化学工业中80% 以上的过程涉及催化技术,尤其对于炼油与石化工业,催化剂更是不可或缺,其中分子筛催化剂未来的发展方向又深切关系着工业的发展。目前,分子筛催化剂在炼油与化工工业得到了研究与应用,如催化裂化、加氢裂化、带支链芳烃的烷基化、异构脱蜡以及轻烯烃聚合等。国内外已开发出一批有发展前景的高功能化、多功能化、精密化的分子筛催化剂材料。分子筛催化剂的合成方法主要有:①水热晶化法;②非水体系合成法;③干胶转换法;④无溶剂干粉体系合成法;⑤微波辐射合成法;⑥蒸汽相体系合成法;⑦多级孔道沸石分子筛的合成;⑧化学后处理法;⑨硬模板法;⑩软模板法[1]。 而沸石分子筛是其中重要一员。沸石分子筛的工业催化应用始于上世纪60 年代,Mobil 公司首先发现并采用八面沸石替代无定形硅铝催化剂, 应用于炼油中催化裂化(FCC) 过程, 大大提高了汽油产量以及原油利用率。目前,仅作为FCC催化剂一项,沸石分子筛催化剂的销售额就占全球催化剂的18.5%。沸石分子筛具有确定的孔体系,大的晶内比表面积和与硫酸或氯化铝相当的酸性,同时具有分子筛分或择形作用以及可改性或易掺杂等优点,它们对许多工业催化反应有高效促进作用。在各种酸性催化剂高性能中,反应了它的催化潜力。此外,还有其他类型的高效分子筛催化剂。 1、沸石分子筛结构 沸石分子筛是一族结晶性硅铝酸盐的总称。沸石最基本的结构是由(SiO4)四面体和(AlO4)四面体。相邻的四面体由氧桥连结成环,环有大有小,按成环的氧原子数划分,有四元氧环,五元氧环,六元氧环,八元氧环,十元氧环和十二元氧环;环是分子筛的通道孔口,对通过的分子筛起筛分作用。氧环通过氧桥相互

分子筛催化剂

分子筛催化剂

分子筛催化剂及其进化柴油机尾气的研究 一、分子筛催化剂 1、分子筛的相关解释 分子筛, 常称沸石或沸石分子筛, 按经典的定义为“是具有可以被很多大的离子和水分占据孔穴(道) 骨架结构的铝硅酸盐”。照传统定义,分子筛是具有均一结构,能将不同大小分子分离或选择性反应的固体吸附剂或催化剂。狭义讲,分子筛是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐,由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键连相连形成孔道和空隙体系,从而具有筛分分子的特性。基本可分为A、X、Y、M和ZSM几种型号,研究者常把它归属固体酸一类。 2、分子筛催化剂的分类及其特点 分子筛按孔道大小划分,分别有小于2 nm、2—50 nm和大于50 nm的分子筛,它们分别称为微孔、介孔和大孔分子筛。分子筛根据孔径大小可分为微孔、介孔和大孔分子筛3 大类。微孔分子筛具有强酸性和高水热稳定性等优点和特殊“择形催化”性能,但也存在着孔径狭窄、扩散阻力大等缺点,从而大大限制了在大分子催化反应中的应用。介孔分子筛具有比表面积高、吸附容量大、孔径大等特点,在一定程度上解决了传质扩散限制问题,但其酸性较弱且水热稳定性较差,导致其工业应用受到了限制。为了解决上述问题,研究人员开发了多级孔分子筛,该分子筛结合了介孔和微孔分子筛的优点,在石油化工领域具有不可估量的应用前景。 3、分子筛的催化特性 (1)催化反应的活性要求: 比表面积大,孔分布均匀,孔径可调变,对反应物和产物有良好的形状选择;结构稳定,机械强度高,可耐高温(400~600℃),热稳定性很好,活化再生后可重复使用;对设备无腐蚀且容易与反应产物分离,生产过程中基本不产生“三废”,废催化剂处理简单,不污染环境。如择形催化的研究体系,几乎包括了全部的烃类转化和合成,还有醇类和其它含氮、氧、硫有机化合物以及

分子筛催化剂的发展及研究进展

分子筛催化剂的发展及研究进展 摘要:分子筛是一种具有特定空间结构的新型催化剂,具有活性高、选择性好、稳定性和抗毒能力强等优点,因此,近几十年来它作为一种化工新材料发展的很快,应用也日益广泛。特别是在石油的炼制和石油化工方面作为工业催化剂发挥了很重要的作用。本文介绍了几种常见的分子筛及应用前景,并对分子筛的性能做了详尽的概述[1]。 关键词:分子筛;催化剂;应用;性能 Development and research of the molecular sieve catalyst Abstract:Zeolite is a new catalyst with specific spatial structure, with high activity, good selectivity, advantages, stability and antitoxic ability etc. Therefore, in recent decades, as a kind of new material chemical development soon, have been widely applied in. Especially as industrial catalysts in refining and petrochemical petroleum plays a very important role. This paper introduces the composition and application of molecular sieve, and the properties of molecular sieves as described in detail. Key words:Molecular sieve;catalyst;application;performance 1.分子筛的发展现状 所谓分子筛催化剂,就是将气体或液体混合物分子按照不同的分子特性彼此分离开的一类物质,实际上是一些具有实际工业价值且具有分子筛作用的沸石分子筛,构成沸石分子筛基本结构特征主要是硅氧四面体和铝氧四面体,这些四面体交错排列形成空间网状结构,存在大量空穴,在这些空穴内分布着可移动的水分和阳离子。基本组成物质为:Na2O、Al2O3、SiO2。上世纪50年代末发现小分子的催化反应可以在分子筛的孔道中进行,才使得这种材料得以迅速的发展。美国的多家公司,具有代表的是Linder公司、Exxon公司、联合碳化公司(UCC )模拟天然沸石的类型与生成条件,开发了一系列低硅铝和中硅铝的人工合成沸石。 上世纪60年代左右,上海试剂五厂开展沸石分子筛的研制开发工作,合成出A型、X型、Y型沸石分子筛。上世纪80年代,金陵石化有限公司炼油厂首次工业化生产ZSM-5沸石分子筛。已有南开大学、北京石科院、兰化炼油厂等单位纷纷开展ZSM -5沸石分子筛的开发生产,并将其广泛应用催化裂解、辛烷值助剂、柴油、润滑油降凝、芳烃烷基化、异构化及精细化工等领域。 近几年来市场对各类分子筛催化剂的需求不断增加,国内合成分子筛的规模也在不断扩大。中科院大连物化所自上世纪80年代以来开展沸石分子筛的合成及改性研究工作,开发出二甲醚裂解制低碳烯烃催化剂。已完成中试放大实验,据称,该研究所采用改性SAPO-34分子筛催化剂可使二甲醚单程转化率大于97%,低碳烯烃选择性达90%。1988年首次合成了具有十八环的VPI-5分子筛,孔径达1.3nm,实现了大孔分子筛的合成。上海骜芊科贸发展有限公司生产经营ZSM-5高硅沸石分子筛结晶粉体、疏水晶态ZSM-5吸附剂等系列分子筛。南开大学催化剂厂主要生产了NFK-5分子筛(直接法合成ZSM-5分子筛)、Beta分子筛、Y型分子筛以及以其为载体的获得国家级发明奖的各类催化剂。 2.分子筛的性能 一切固体物质的表面都有吸附作用,只有多孔物质或表面积很大的物质,才有明显的吸附效应,才是良好的吸附剂。常用的固体吸附剂活性炭、硅胶,活性氧化铝和分子筛等都有很大的表面积。其中沸石分子筛在吸附分离方面有十分重要的地位,它除了有很高的吸附量外,还有独特的选择性吸附性能。这是由于它具有规整的微孔结构,这些均匀排列的孔道和尺寸固定的孔径,决定了能进入沸石分子筛内部的分子的大小。

沸石分子筛催化剂的发展现状及趋势

沸石分子筛催化剂的发展现状 摘要:从工业催化的角度思考和表述了沸石分子筛催化剂合成、催化及应用,综述了国内外相关的最新研究进展,探讨了分子筛催化剂未来的发展方向。旨在引发人们对分子筛催化未来向经济、可控、高效催化、绿色环保和新应用等方面发展的思考与探索。 关键词:沸石分子筛催化剂、工业应用、未来发展 在我国的经济发展,工业是国民经济的重要组成部分,化学工业中80% 以上的过程涉及催化技术,尤其对于炼油与石化工业,催化剂更是不可或缺,其中分子筛催化剂未来的发展方向又深切关系着工业的发展。目前,分子筛催化剂在炼油与化工工业得到了研究与应用,如催化裂化、加氢裂化、带支链芳烃的烷基化、异构脱蜡以及轻烯烃聚合等。国内外已开发出一批有发展前景的高功能化、多功能化、精密化的分子筛催化剂材料。分子筛催化剂的合成方法主要有:①水热晶化法;②非水体系合成法;③干胶转换法;④无溶剂干粉体系合成法;⑤微波辐射合成法;⑥蒸汽相体系合成法;⑦多级孔道沸石分子筛的合成;⑧化学后处理法;⑨硬模板法;⑩软模板法[1]。 而沸石分子筛是其中重要一员。沸石分子筛的工业催化应用始于上世纪60 年代,Mobil 公司首先发现并采用八面沸石替代无定形硅铝催化剂, 应用于炼油中催化裂化(FCC) 过程, 大大提高了汽油产量以及原油利用率。目前,仅作为FCC催化剂一项,沸石分子筛催化剂的销售额就占全球催化剂的18.5%。沸石分子筛具有确定的孔体系,大的晶内比表面积和与硫酸或氯化铝相当的酸性,同时具有分子筛分或择形作用以及可改性或易掺杂等优点,它们对许多工业催化反应有高效促进作用。在各种酸性催化剂高性能中,反应了它的催化潜力。此外,还有其他类型的高效分子筛催化剂。 1、沸石分子筛结构 沸石分子筛是一族结晶性硅铝酸盐的总称。沸石最基本的结构是由(SiO4)四面体和(AlO4)四面体。相邻的四面体由氧桥连结成环,环有大有小,按成环的氧原子数划分,有四元氧环,五元氧环,六元氧环,八元氧环,十元氧环和十二元氧环;环是分子筛的通道孔口,对通过的分子筛起筛分作用。氧环通过氧桥相互

沸石分子筛的绿色合成路线

沸石分子筛的绿色合成路线 沸石分子筛材料在石油精细化工及环境治理等方面发挥着巨大的作用。通常,绝大多数沸石分子筛都是需要在有机模板参与的条件下合成,然而使用的大部分模板剂都是有毒的,这对沸石的实际生产应用有着强烈的影响。绿色合成路线是指使用较为绿色的原料来合成目标产品,并且在合成过程中减少甚至消除对环境的负面影响、减少废物的排放和提高效率。 首先,沸石分子筛所需的原料混合后,主要物种硅酸盐与铝酸盐聚合生成硅铝酸盐初始凝胶。这种硅铝酸盐凝胶是在高浓度条件下快速形成的,因此具有很高无序度,但是这种硅铝酸盐凝胶中可能含有某些初级结构单元,如:四元环、六元环等等。同时,这种凝胶和液相之间建立了溶解平衡。另外,硅铝酸根离子的溶度积与凝胶的结构和温度息息相关,随着晶化温度的变化,这种凝胶和液相之间建立起新的凝胶和溶液的平衡。其次,液相中多硅酸根与铝酸根浓度的增加导致晶核的形成,然后是沸石分子筛晶体的生长。在沸石分子筛的成核和晶体生长过程中,消耗了液相中的多硅酸根与铝酸根离子,从而引起硅铝凝胶的继续溶解。由于沸石晶体的溶解度小于无定形凝胶的溶解度,最后结果是凝胶的完全溶解,沸石分子筛晶体的完全生长。

对于合成沸石分子筛,温度是一个很重要的因素。温度变化会影响水在反应釜中的压力的变化、硅铝酸盐的聚合状态和聚合反应、凝胶的生成和溶解与转变、分子筛的成核与生长以及介稳相间的转晶。相同的体系在不同的温度下可能会得到完全不一样的物相,温度越高得到的沸石的尺寸和孔体积越小,晶体骨架密度相应增大。一般而言在150C以下,初级结构往往是四元环或六元环,而当温度高于150C,则往往是五元环的初级结构单元。由此可见,在高温水热条件下,无机物(主要是硅铝酸盐物种)的造孔规律和晶化温度与水蒸汽压之间存在着密切的联系。 为克服常规水热法合成沸石分子筛过程中由于溶剂水的引入造成的含碱废水排放,合成体系压力过高、单釜产率过低等问题,人们开发出了无溶剂法绿色沸石分子筛合成路线。过对晶化过程中晶化产物的表征结果发现,无溶剂法合成沸石分子筛经历如下过程:晶化初期,固相原料在无定形二氧化硅中逐渐发生扩散,并伴随着硅物种的聚合;随着晶化时间的延长,无定形的二氧化硅逐渐向晶体转换。总的来说,固相合成反应过程经历了初始原料混合和扩散,硅羟基的不断缩合等过程,最终使得反应原料在固相状态下转换为silicalite-1沸石分子筛。

“绿色”石油裂化中的沸石分子筛催化剂

“绿色”石油裂化中的沸石分子筛催化剂 摘要:沸石分子筛催化剂是一种环境友好型的催化剂,不仅具有较高的催化活性,且其本身无毒无害,是当前催化剂研究的热点之一。目前,分子筛已在工业中取得了广泛的应用,石油的催化裂化则是其中之一。本文将简要介绍分子筛催化剂在催化裂化中的重要性,并着重探讨分子筛在石油裂化“绿色化”的道路中应如何发展。 关键词:分子筛催化剂;催化裂化;绿色化学 1、分子筛与石油催化裂化 分子筛(molecular sieves)是一种能在分子水平上筛分物质的多孔材料,常包括沸石、微孔玻璃、活性炭以及磷铝酸盐。其中,沸石分子筛是具有均匀晶内孔道的结晶硅铝酸盐,而其作为一种固体酸催化剂,已被广泛用于石油化工及炼油领域。例如,将重质油转化为裂化气、柴油等的加工过程——催化裂化,则需要活性高、可再生的催化剂的参与。历经性能较差的天然白石与无定型硅铝酸盐,沸石分子筛在二十世纪六十年代开始登上催化裂化的舞台,大放异彩。 重质油裂化成轻质油与气体的过程,本质上即为一个脱碳的过程,焦炭与干 气可视为该反应的最终产物。在工业中,催化裂化装置必须 包括反应与催化剂再生两个部分,故而在考虑催化剂活性、 寿命、选择性等因素时,其是否易再生必须引起足够重视。 沸石分子筛以硅氧四面体与铝氧四面体为基本结构,并通过 共用顶点相互连接成链或环进而构成三维空间的骨架(右图 为X\Y型沸石分子筛的晶体结构)。Y型分子筛含有较高的硅 铝比,具有更高的裂化活性,相较于其他类型的沸石分子筛,Y性分子筛被更多用于裂化工业中,而为了适应较高的反应温度与催化剂再生温度,人们将Y型分子筛经高温水热处理铝或脱铝补硅以增强其稳定性,从而开发了一类超稳型沸石分子筛裂化催化剂(USY)。目前常用的沸石分子筛裂化催化剂有如下四大类:稀土Y型(REY),稀土氢Y型(REHY),超稳Y型(USY),稀土超稳Y型(RE-USY)。 一般而言,稳定性、活性、选择性以及抗重金属污染能力是催化剂选择的几个关键因素,而酸性则是影响它们的重要指标之一。对于硅-铝型催化剂而言,其酸性源于铝氧四面体。相较于无定型硅酸铝,沸石分子筛酸中心浓度高,又因具备吸附能力强的微孔结构而能在酸中心附近吸附更多反应物,另外其筛孔穴中的电场会使C-H键极化促使碳正离子的生成和反应。除此之外,因分子筛本身的孔结构特性以及晶体稳定性,使其比无定型硅铝酸等早期催化裂化催化剂具有更高的选择性以及水热稳定性。而对于某些因沉积表面而使催化剂活性、选择性降低的重金属,如镍、铁等,沸石分子筛尽管已有了较为优良的抗污染能力,但在实际生产中因重金属污染所受的影响依然较大。倘若具有较多的酸中心,则可稍降低该污染的影响。当然,为了满足市场以及环境的需求,催化裂化的工业流程

分子筛的催化作用

分子筛的催化作用 姓名:莫大富学号:20052402534 分子筛,它是具有均一微孔结构而能将不同大小分子分离或选择性反应的固体吸附剂或催化剂。是一种结晶型的硅铝酸盐,有天然和合成两种,其组成SiO2与Al2O3之比不同,商品有不同的型号.在化学工业、石油工业及其他部门,分子筛广泛应用于气体和液体的干燥、脱水、净化、分离、回收及催化裂化等石油加工过程的反应[1]。 分子筛催化剂,又称沸石分子筛催化剂,系指以分子筛为催化剂活性组分或主要活性组分之一的催化剂。分子筛具有离子交换性能、均一的分子大小的孔道、酸催化活性,并有良好的热稳定性和水热稳定性,可制成对许多反应有高活性、高选择性的催化剂[2]。 广泛应用在石油化工中作为催化裂化、裂解、选择性重整等反应。 正是由于人们认识到分子筛催化剂在催化界的重要地位,广阔的利用领域和发展前景,人们积极地投身到分子筛催化剂的研制事业。经过他们的努力,最近出现了一些新的分子筛催化剂。一下是其中的几种: 一、纳米分子筛催化剂 目前,已用小晶粒分子筛作为催化剂的反应有:加氢裂化、流化催化裂化( FCC) 、苯的烷基化、烯烃的齐聚反应、甲醇制汽油(MTG) 、甲胺的合成等。综观这些反应结果, 小晶粒分子筛用于催化反应有以下几个特点: (1) 反应活性高。超细分子筛的比表面积比普通的分子筛大, 表面原子数目增多,其周围缺少相邻的原子, 有很多未饱和键, 易于吸附其它原子或分子,因而表现出较高的催化活性。如在加氢裂化过程中[3]。(2) 对产物特有的选择性。在FCC 过程中,采用超细的Y型分子筛为催化剂,产物中汽油和柴油的含量高,而C1 、C2 烃类的含量较低。若采用小晶粒的β分子筛为催化剂,则产物中汽油和低碳烃类的含量比超稳Y型(USY) 分子筛高, 但柴油含量相对较低,而低碳烃类中丙烯、丁烯及异丁烷的含量较高。(3) 抗积炭能力强。超细分子筛作为催化剂的优良特性之一就是抗积炭能力强,并由此而使催化剂的寿命延长。有研究表明,乙烯在HZSM25 分子筛上的齐聚反应中,晶粒越小,容炭能力越强,使用寿命也越长。。(4) 能提高负载金属组分的分散性和负载量。超细分子筛由于具有较大的外表面积、更多的孔口,金属组分更易进入分子筛的孔道,提高其分散性和有效含量,从而增加了催化剂的活性,维持更长 的使用寿命[4]. 二、介孔固体超强酸催化剂 以廉价的累托土为原料,采用硅锆双组分交联并引入SO2-4进行改性,在500 ℃焙烧后可制得介孔固体超强酸催化剂(SO2 -4 / SiZrR) ,用于催化分子较大的水杨酸 与正丁醇的酯化反应,催化性能明显优于芳基磺酸和目前生产上使用的浓硫酸等催化剂,能使水杨酸转化率高达86.85 % ,酯化选择性高达99.5 %. SO2 -4 / SiZrR 的超强酸中心为L 酸中心,是主要的催化活性中心. 采用硅锆双组分交联剂,有利于增大SO2 -4 / SiZrR 的孔径并提高热稳定性[5]. 三、分子筛光催化剂 开发具有广泛用途包括光催化合成和选择性氧化有机物的新型光催化剂是光催化研究领域所面临的重要挑战之一.传统分子筛一般由Si 、Al 通过氧键连接成的聚多阴离子骨架和维持电中性的阳离子组成,因此具有高的化学稳定性,而且可透过大部分的可见及紫外光。丰富规整的微孔和笼结构又使它拥有大比表面,这就具备了光催化剂载体的基本条件分子筛因为其特殊的结构和性能,有助于提

介孔分子筛的催化应用

介孔分子筛的催化应用及前景 Xxx (xxxx大学,理学院,南京210000) 摘要:本文简要介绍介孔分子筛的定义、应用现状、现阶段分子筛作为催化剂的缺点及发展前景。 关键词:介孔分子筛;催化作用;应用 中图分类号:TQ324.9 文献标识码:A 文章编号:1000-0000(2013) 介孔分子筛,是指孔径在2~50 nm、孔分布均匀且具有规则孔道结构的无机多孔材料。通常以表面活性剂为模板剂,利用溶胶-凝胶、乳化或微乳化等化学过程,通过有机物和无机物之间的界面作用进行合成。由于孔径较大且可调节,适合于一些较大分子的催化转化;具有很大的比表面(≈ 1000m2/g),可以作为优良的催化剂载体,经过优化合成条件或后处理,具有很好的热稳定性和水热稳定性[1]。1992年Mobil科研人员报道了有序介孔材料 M41S的合成, 为制备介孔催化剂提供了基础[2]。 与微孔分子筛相比,介孔分子筛具有可调的、较大的孔径和大的表面积,可在催化材料和载体、传感器、吸附剂以及化学组装和分子器件等方面有着广泛的用途,但对材料均具有一些特殊属性的要求,如表面缺陷、界面性能、立体构型、电子密度和酸性等。纯氧化硅介孔分子筛因孔壁为无定型,因而水热稳定性较差;由于硅氧四面体为一电荷平衡体系,因此纯硅的骨架中晶格缺陷少,表面酸中心浓度低且酸性很弱;氧化硅不具有氧化还原性能等。因此纯硅的介孔分子筛通常不能直接用作催化剂,对介孔分子筛进行功能化改性,使其具有一定的催化活性。为此,国内外学者对此开展了大量的研究工作,包括对纯硅的分子筛进行杂原子取代、有机-无机嫁接(杂合)和负载化制备等。通过功能化制备,使其具有强酸中心或氧化还原中心,从而获得较高的催化活性。 1 介孔材料的应用现状 介孔分子筛现今的应用主要表现在作为酸中心的催化剂方面,介孔分子筛作为酸催化剂主要用于石油加工过程,由于MCM-41分子筛具有较大的比表面积和较高的吸附容量因而它对芳烃烷基化、烯烃齐聚及渣油裂化反应具有独特的催化性能,将它用于催化 Friedel-Crafts烷基化反应,对于大分子2,4-二叔丁基酚用肉桂醇的烷基化以及醇类和酚类的四氢呋喃烷基化中,小孔分子筛只有很低的催化活性,而在MCM-41介孔分子筛上的转化率则在60%以上,Corma等报道MCM-22对于短链烯烃与苯的烷基化反应也有很强的催化性能和选择性,与β沸石相比,它具有类似的活性和较好的稳定性。 对于酸催化的反应, 介孔材料的规则孔道使反应物和产物容易扩散, 减少不需要的连续反应及吸附造成的催化剂失活。这些特征在石油炼制、石油化工和有机合成领域总是很有用的。 Mobil公司提出利用MCM-22,MCM-36,MCM-49等介孔分子筛作为催化剂,在低碳烯烃间转化的骨架异构反应中,虽然MCM-22与ZSM-5相比,需要提高反应温度50℃才能获得较高的转化率,但由于MCM-22具有12元环和1.8nm的笼,可获得较少的烯烃和较多的C5饱和烃,直馏石脑油裂解过程中,和ZSM-5相比,在540℃和0.3MPa的条件下,MCM-41可获得更多的C5-C3烯烃(74%:54%)和较少的低碳气体和直链烃(11%:29%),而且它对异构烷烃的选择性特别高。

相关文档
最新文档