IM-5分子筛的合成及其在甲苯甲醇烷基化反应中的应用

发布时间：2017-06-12 11:08

  本文关键词：IM-5分子筛的合成及其在甲苯甲醇烷基化反应中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：微孔分子筛是有规则骨架结构和孔道尺寸的硅铝酸盐晶体。由于具有分子尺寸的孔道，分子筛在吸附、催化、离子交换等领域都显示出独特的特性。分子筛应用范围的扩大使人们对具有特殊孔道结构、一定酸碱性质的新形分子筛的需求急剧增加。近年来，以双季铵盐为模板剂的合成越来越受到人们的重视。相对于刚性小分子模板剂，双季铵盐本身不但具有较高的骨架电荷密度，还具有丰富的可变形性质，在合成新结构或特定结构的分子筛上双季铵盐显示出了独特的优势。以弱Br nsted酸为活性中心，同时依靠分子筛孔道择形性质的甲苯甲醇烷基化反应也因其制备二甲苯的新颖途径而备受关注。以ZSM-5及其改性的分子筛在该反应上表现出优异的性能，但还存在着诸如甲苯转化率低、催化剂稳定性不高等问题。 IM-5分子筛就是利用吡咯烷类双季铵盐类模板剂导向合成的一种具有二维孔道结构的新形分子筛。区别于其他分子筛的是在IM-5分子筛中存在有限的第三维孔道。IM-5具有良好的水热稳定性、热稳定性； Br nsted酸和Lewis酸量均与TUN结构分子筛接近；Br nsted酸和Lewis酸量比则与ZSM-5分子筛接近；很长时间以来IM-5分子筛都是参照原始专利合成的。按照专利方法吡咯烷类双季铵盐模板剂要提前合成并提纯，这样就存在着合成周期长、效率低等问题。本文采用原位模板剂合成法，将一定比例的1,5-二溴戊烷（DBP）和N-甲基吡咯烷(NMP)的混合物直接加入分子筛合成溶胶中，使吡咯烷类双季铵盐模板剂的合成和分子筛的晶化在反应釜中同时进行。与专利方法相比，原位方法合成IM-5分子筛简化了分子筛的合成步骤，提高了合成效率。 在采用原位模板剂方法合成IM-5分子筛的过程中，考察了Si/Al比、NaOH/Si比、原位模板剂的比例和硅源对IM-5分子筛合成的影响。合成结果表明适合IM-5分子筛的合成的Si/Al比在10-30之间，较低Si/Al比下易出现石英相，而高Si/Al比下则出现ZSM-12分子筛晶相；在较高的NaOH/Si下易合成IM-5分子筛（0.65-0.7）在较低NaOH/Si比是易出现ZSM-12晶相；原位模板的比例控制在DBP:NMP:Si=0.16:0.35:1时能够合成纯相IM-5分子筛，任意一种原位模板的过量都会使分子筛的合成出现杂相，在使用正硅酸乙酯为硅源时未能合成出IM-5分子筛，而采用正硅酸乙酯水解得到的SiO2为硅源时成功的合成出了IM-5分子筛。为了考察甲苯甲醇烷基化反应的产物分布合成了Cs-IM-5分子筛。结果发现Cs-IM-5分子筛的合成条件与IM-5的合成条件相似，Si/Al比和NaOH/Si比的范围上都与IM-5的合成条件相近。采用CsNO3为铯源时更能的到Si/Cs比范围更大的Cs-IM-5分子筛。 本论文采用IM-5及改性IM-5分子筛应用在甲苯甲醇烷基化反应中。考察了分子筛硅铝比对反应性能的影响，同时考察了IM-5与其他分子筛的在该反应性能上的差别。结果表明，由于IM-5分子筛硅铝比范围较小，酸性差别不大，三种硅铝比的IM-5分子筛的对二甲苯选择性和甲苯转化率都没有明显区别。但是与ZSM-5和COK-5相比IM-5的甲苯转化率要有明显提高。经单一组分氧化物改性和复合改性的IM-5分子筛能有效的修饰分子筛的孔道和孔口，，覆盖分子筛表面的强酸性位，对对二甲苯选择性增大，但甲苯转化率降低。
【关键词】：微孔分子筛 原位模板法 改性分子筛 IM-5 甲苯甲醇烷基化
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-38
• 1.1 以双季铵盐为模板剂合成分子筛的研究进展11-21
• 1.1.1 双季铵盐模板剂的结构导向作用13-15
• 1.1.2 双季铵盐模板剂端基结构和溶胶组成对分子筛合成的影响15-16
• 1.1.3 双季铵盐中心碳链长度和溶胶组成对分子筛合成的影响16-17
• 1.1.4 酸碱环境对双季铵盐模板剂导向作用的影响17-20
• 1.1.5 文献中关于原位模板的描述20-21
• 1.2 分子筛的择形催化性质21-26
• 1.2.1 分子筛择形催化反应的类形22-24
• 1.2.2 帮助理解分子筛择形原理的先进技术的应用24-26
• 1.2.3 择形分子筛在工业上的应用26
• 1.3 分子筛的酸碱性质26-29
• 1.3.1 分子筛酸碱性位的产生26-27
• 1.3.2 分子筛的酸碱性质表征方法27-29
• 1.4 IM-5 分子的研究进展29-35
• 1.4.1 IM-5 分子筛结构特点29-31
• 1.4.2 IM-5 分子筛的合成进展31-32
• 1.4.3 IM-5 分子筛的催化性能研究32-35
• 1.5 分子筛催化甲苯甲醇烷基化反应制备对二甲苯研究进展35-36
• 1.6 选题意义和研究内容36-38
• 第2章 实验部分38-41
• 2.1 主要试剂和原料38-39
• 2.2 催化剂的合成和后处理39
• 2.3 催化剂的表征39
• 2.4 催化反应评价39-41
• 第3章 原位合成 IM-5 及 Cs-IM-541-52
• 3.1 引言41-42
• 3.2 IM-5 的合成和表征42-48
• 3.3 Cs-IM-5 的合成与表征48-51
• 本章小结51-52
• 第4章 IM-5 及改性 IM-5 分子筛甲苯甲醇烷基化反应性能评价52-62
• 4.1 引言52
• 4.2 实验部分52-53
• 4.3 结果与讨论53-61
• 本章小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-75
• 作者简介75
• 发表文章75-76
• 致谢76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 张志萍;赵岩;吴宏宇;谭伟;王祥生;郭新闻;;改性纳米HZSM-5催化剂上甲苯与甲醇的烷基化反应[J];催化学报;2011年07期

2 陈强;王永睿;孙敏;慕旭宏;舒兴田;;IM-5和TNU-9分子筛在甲苯甲醇烷基化反应中的催化性能[J];石油学报(石油加工);2010年02期

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本文编号：443895