ZSM-5分子筛的合成、改性及其在二甲醚无氧芳构化中的应用

摘要

众所周知，我国是一个人口大国，煤炭资源虽然丰富，但是人均占有率低是不争的事实。煤炭资源是不可再生资源，实现资源的最大化利用，提高其利用效率是我国当前面临的重要课题。ZSM-5分子筛因其独特的孔道结构特征，被广泛应用在催化、吸附、煤化工等化学领域中，是一种极具发展潜力的催化材料。其在二甲醚无氧芳构化中的优良性能，为煤制芳烃提供了新的思路。
　　本文主要采用两种水热法合成出ZSM-5分子筛，分别系统全面地考察了各个影响因素在；同时采用两种方式进行金属改性，考察改性前后ZSM-5分子筛在二甲醚无氧芳构化反应中的催化性能。主要实验内容及结论如下：
　　1、采用普通水热法成功制备出一系列ZSM-5分子筛，通过表征分析可知，当Si/Al=70～100时，在170℃晶化48h,这是较为适宜的合成条件。该方法合成的分子筛大多是2～5μm的单晶颗粒，且其催化活性比常规的ZSM-5分子筛样品要好。
　　2、采用溶胶水热法制备出的ZSM-5分子筛，通过表征分析可知：当Si/Al=50～150，TPABr/Al=5～10， NaOH/TPABr=0.5～1.5时，选用硅酸四乙酯作为硅源，再加入适量十六烷基三甲氧基硅烷，可以成功合成ZSM-5分子筛。
　　3、利用原位合成的方式引入金属合成M-ZSM-5分子筛样品，由实验结果可知，共晶法掺杂金属对分子筛的形貌具有重大影响。并且，M-ZSM-5分子筛样品的芳烃收率均在75％以上，远远高于未负载金属的分子筛样品，其在反应过程中对于二甲苯和甲苯表现出了极高的选择性。
　　4、利用后处理方式引入金属对R组分子筛进行改性制备M/ZSM-5分子筛，由表征结果可知：浸渍法负载金属会对分子筛的外观形貌产生影响，随着金属负载量与负载次数的增加，分子筛的结晶度逐渐降低，晶体结构被逐渐侵蚀，甚至破坏。不同金属对分子筛的催化性能影响不同。由活性评价结果可知，金属Co和Cu对于分子筛样品的催化性能有一定的改善，样品的芳烃收率随着金属负载量的增加而提高；金属Ag在较大的负载量时有利于分子筛活性的提升。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 ZSM-5 沸石分子筛概述

1.2 ZSM-5 沸石分子筛概述

1.3 二甲醚无氧芳构化研究进展

1.4 本课题的提出及研究思路

第二章 实验部分

2.1 实验试剂及设备

2.2 催化剂的表征方法

2.3 催化剂的活性评价

第三章 两种水热法合成ZS M-5分子筛

3.1 引言

3.2 普通水热法合成Na-ZSM-5分子筛

3.3 凝胶水热法合成Na-ZSM-5分子筛

3.4 本章小结

第四章 H-ZS M分子筛催化剂的活性评价

4.1 引言

4.2 催化剂制备方法

4.3 Z组分子筛催化剂

4.4 R组分子筛催化剂

4.5 活性评价结果分析

4.6 本章小结

第五章 M-ZS M-5分子筛的合成及其催化性能研究

5.1 引言

5.2 M-ZSM-5分子筛的合成

5.3 M-ZSM-5的催化剂活性评价

5.4 本章小结

第六章 M/ZS M-5分子筛的合成及其催化性能研究

6.1 引言

6.2 浸渍方法与金属负载量

6.3 催化剂的物相表征

6.4 催化剂的活性评价结果

6.5 本章小结

总结与展望

1、总结

2、展望

参考文献

攻读硕士期间的科研成果

致谢