多级孔道ZSM-5分子筛的合成、表征及催化活性研究

发布时间：2017-09-15 03:42

  本文关键词：多级孔道ZSM-5分子筛的合成、表征及催化活性研究

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【摘要】：多级孔道分子筛不仅具有良好的扩散性能,而且具有良好的热和水热稳定性以及抗积碳能力,在重油裂化、大分子催化及精细化工领域中具有重要作用。它的设计、合成及催化应用成为了目前催化领域研究的热点。多级孔道分子筛的合成方法大致分为两类：一类是对分子筛进行后处理,主要包括脱硅法和脱铝法；另一类是直接合成多级孔道分子筛,主要包括硬模板法、软模板法以及小分子模板原位组装制备纳米粒子聚集体的方法。在软模板法中最大的问题是模板剂之间是竞争而非协同作用产生相分离。其中双功能模板剂的使用能有效避免相分离,得到形貌各异的多级孔道结构分子筛,但双功能模板剂多未商业化,其价格昂贵,制备繁琐,很难大规模应用。本文拟采用简单易得的表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为介孔模板剂,以具有弱结构导向能力的1,6-已二胺(HDA)作为有机结构导向剂,通过调控合成条件,增强介孔模板剂胶束生成过程和分子筛生长过程的匹配度,降低两者的竞争作用制备多级孔道ZSM-5分子筛。全文主要围绕以下两部分工作进行：第一部分以HDA作为有机结构导向剂制备ZSM-5分子筛纳米聚集体,合成过程中加入CTAB抑制聚集体纳米粒子之间的相互融合,一步水热合成了具有高外比表面积、大介孔孔容以及规则介孔孔径分布的多级孔道ZSM-5分子筛纳米粒子聚集体。所得多级孔道ZSM-5分子筛具有良好的结晶度,其总比表面积高达426A m2/g、孔容高达0.46 cm3/g,在LDPE裂解反应中表现出优异的催化性能。文章考察了硅源、硅铝比、CTAB及其用量等对多级孔道ZSM-5分子筛差异性的影响,通过对晶化过程的考察探究了分子筛的合成机理以及CTAB在合成过程中所起的作用。第二部分加入Sililite-1胶态晶种,加快晶化速度、缩短晶化时间,利用CTAB组装晶种,合成分子硅铝比范围为30～600的多级孔道ZSM-5分子筛,外比表面积范围为54.5～113.3 m2/g。所得分子硅铝比为100的ZSM-5分子筛负载Ru后在愈创木酚加氢脱氧反应中反应1h的转化率高达47%,说明酸量是决定分子筛催化活性的关键因素。考察并优化了高硅铝比多级孔道ZSM-5分子筛制备的条件。
【关键词】：ZSM-5 多级孔道 水热合成 硅铝比 CTAB 晶种
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-17
• 第一章 绪论17-35
• 1.1 ZSM-5分子筛17-21
• 1.1.1 ZSM-5分子筛的组成和结构17-18
• 1.1.2 ZSM-5分子筛的特性18-20
• 1.1.3 ZSM-5分子筛的应用20-21
• 1.2 介孔分子筛21-22
• 1.3 合成多级孔道ZSM-5分子筛的方法22-34
• 1.3.1 脱硅法合成多级孔道ZSM-5分子筛23-24
• 1.3.2 脱铝法合成多级孔道ZSM-5分子筛24-25
• 1.3.3 硬模板法合成多级孔道ZSM-5分子筛25-29
• 1.3.4 软模板法合成多级孔道ZSM-5分子筛29-32
• 1.3.5 小分子模板原位组装制备ZSM-5纳米粒子聚集体32-34
• 1.4 论文选题思路34-35
• 第二章 实验部分35-39
• 2.1 主要化学试剂及药品的说明35-36
• 2.2 合成分子筛的物化性能表征36-38
• 2.2.1 X射线衍射分析(XRD)36
• 2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)36
• 2.2.3 N_2吸附-脱附(N_2 adsorption-desorption)36
• 2.2.4 热重分析(TG-DTG)36-37
• 2.2.5 傅立叶变换红外光谱(FT-IR)37
• 2.2.6 程序升温脱附(NH_3-TPD)37
• 2.2.7 固体魔角核磁共振(~(27)Al MAS NMR、~(13)C MAS NMR、~(29)Si MAS NMR)37
• 2.2.8 透射电子显微镜(TEM)37-38
• 2.2.9 电感偶合等离子体原子发射光谱(原子发射光谱(ICP-AES)38
• 2.3 合成分子筛的催化活性表征38-39
• 2.3.1 低密度聚乙烯(LDPE)的催化降解38
• 2.3.2 愈创木酚(邻甲氧基苯酚)加氢脱氧到苯的反应38-39
• 第三章 双模板法制备多级孔道ZSM-5分子筛：由介孔硅铝物种原位转换到多级孔道分子筛39-65
• 3.1 前言39-40
• 3.2 实验步骤40-41
• 3.2.1 原料40-41
• 3.2.2 多级孔道ZSM-5分子筛的合成41
• 3.3 实验结果与讨论41-64
• 3.3.1 不同晶化条件41-55
• 3.3.2 形成机理和晶化动力学的研究55-61
• 3.3.3 催化活性61-64
• 3.4 本章小结64-65
• 第四章 晶种辅助法制备多级孔道ZSM-5分子筛65-83
• 4.1 前言65-66
• 4.2 实验步骤66-67
• 4.2.1 晶种的合成66
• 4.2.2 多级孔道ZSM-5分子筛的合成66-67
• 4.3 实验结果与讨论67-82
• 4.3.1 硅铝比67-74
• 4.3.2 形成机理和晶化动力学的研究74-78
• 4.3.3 HDA78-82
• 4.4 本章小结82-83
• 第五章 总结与展望83-85
• 5.1 主要结论83-84
• 5.2 不足之处和前景展望84-85
• 参考文献85-94
• 硕士期间科研成果94-95
• 致谢95

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本文编号：854158