纳米片层结构ZSM-5分子筛的合成表征以及催化应用

发布时间：2017-07-18 10:12

  本文关键词：纳米片层结构ZSM-5分子筛的合成表征以及催化应用

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【摘要】：分子筛被广泛地用作催化剂,是因为其具有如下优点：(1)比表面积大；(2)水热稳定性高；(3)微孔丰富均一。传统的微孔分子筛有其自身的局限性：由于孔径小,大直径分子进入孔道困难,同时在孔道内形成的大分子不能快速逸出,常导致副反应发生,从而限制了其应用范围。近年来,发展制备具有纳米片层结构的多级孔分子筛成为研究热点。该方法是利用双头季铵盐表面活性剂,它既可以引导微孔形成,又可以利用长的碳链基团限制沸石晶体的生长,是形成纳米片层结构的关键。但是,合成上述双头季铵盐表面活性剂所需合成原料昂贵,制备过程复杂,因而限制了其工业应用价值。为此,发展以价廉易得的季铵盐表面活性剂制备纳米片层结构MFI型分子筛催化剂的新方法,是该发展方向亟待解决的关键问题。本研究工作以有机季铵盐为微孔模板剂,长链阳离子表面活性剂为结构导向剂,合成液摩尔配比为：40SiO2:xAl2O3:15TPA:25KOH:3000H2O:ySDA,通过控制变量,选择出最优合成条件。在175℃下水热晶化,制得平均厚度约10nm的纳米片层结构ZSM-5分子筛催化剂。对纳米片层结构ZSM-5分子筛作了系统分析和表征,并考察了其在甲醇制烯烃(MTO)和甲苯甲醇择形烷基化(TAM)反应中的催化性能。首先,系统研究了：(1)Silicalite-1分子筛晶种；(2)晶化时间；(3)硅铝比；(4)有机季铵盐种类；(5)合成液pH值；(6)长链阳离子表面活性剂种类及添加量,对纳米片层结构ZSM-5分子筛片层结构以及聚集方式的影响规律。得到变量可控的不同形貌的ZSM-5分子筛,筛选出最佳配比和合成路线。合成的纳米片层结构ZSM-5分子筛是由平均厚度约10nm的有序片层堆积而成,其比表面积为236m2/g。其次,详细考察了不同形貌的ZSM-5分子筛在MTO反应中的催化性能。纳米片层结构ZSM-5分子筛的低碳烯烃选择性优于纳米片层ZSM-5分子筛微球,其产物中乙烯、丙烯及低碳烯烃的选择性分别为25%、31%和66%。进而考察了纳米片层结构ZSM-5分子筛的TAM催化性能,表现出较好的催化活性。最后,通过在纳米片层球形ZSM-5分子筛合成体系中添加硬模板剂,增加其晶内介孔,试图获得具有片层结构的多级孔ZSM-5分子筛。另一方面,通过在纳米片层结构ZSM-5分子筛合成体系中加入Fe304纳米微球,得到具有一定磁性的纳米片层结构ZSM-5分子筛,使其在一些特殊应用中易于分离。
【关键词】：纳米片层结构 多级孔ZSM-5分子筛 甲醇制烯烃 甲苯甲醇烷基化
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 第一章 绪论6-25
• 1.1 沸石分子筛概述6-9
• 1.2 多级孔分子筛概述9-15
• 1.3 纳米片层分子筛概述15-18
• 1.4 甲醇制烯烃反应(MTO)的研究进展18-21
• 1.5 甲苯甲醇择形烷基化反应的研究进展21-24
• 1.6 选题依据与研究内容24-25
• 第二章 实验部分25-30
• 2.1 主要试剂和原料25
• 2.2 表征方法和测试手段25-27
• 2.3 甲醇制烯烃催化性能评价27-28
• 2.4 甲苯甲醇烷基化催化性能评价28-30
• 第三章 纳米片层结构ZSM-5分子筛合成路线及其优化30-55
• 3.1 引言30
• 3.2 纳米片层结构ZSM-5分子筛的合成30-31
• 3.3 纳米片层结构ZSM-5分子筛合成路线的优化31-53
• 3.4 小结53-55
• 第四章 纳米片层结构ZSM-5分子筛催化性能研究55-65
• 4.1 引言55
• 4.2 ZSM-5分子筛微球的MTO催化活性55-57
• 4.3 纳米片层结构ZSM-5分子筛的催化活性57-64
• 4.4 小结64-65
• 第五章 纳米片层结构ZSM-5分子筛形貌及功能的改进65-76
• 5.1 引言65
• 5.2 硬模板法合成ZSM-5分子筛微球65-70
• 5.3 磁性纳米片层结构ZSM-5分子筛的合成70-75
• 5.4 小结75-76
• 第六章 结论76-77
• 参考文献77-85
• 致谢85-86
• 个人简介86

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本文编号：557193