SBA-15介孔分子筛的改性及其催化性能

摘要

介孔分子筛SBA-15具有较高比表面积、孔道结构规则及孔径易于调节、热稳定性和水热稳定性较好、表面易改性等优点，在催化化学和吸附分离等领域有很大的潜在应用前景。纯SBA-15介孔分子筛酸性弱，在其骨架中引入Al、P、B等非硅原子之后，可获得一定强度的酸性中心，从而具备酸催化的功能。本研究在制备纯SBA-15的基础上，对其进行了掺杂Al原子和负载H3PO4改性，并研究了P-SBA-15对丙烯酸与正丁醇酯化反应的催化作用。
　　在强酸性条件下，以三嵌段共聚物P123为模板剂，正硅酸乙酯为硅源，水热合成SBA-15介孔分子筛。并通过XRD、BET、FT-IR、TEM等分析手段对样品进行了表征。结果表明：合成的样品具有长程有序的六方介孔结构，各反应物的物质的量比为：n(P123):n(HCl):n(H2O):n(TEOS)=0.0138:4.8:139:1，晶化时间为3d。
　　以异丙醇铝为铝源，采用原位法和后嫁接法两种方法，合成了Al/SBA-15和Al-SBA-15介孔分子筛，比较了Al/SBA-15和Al-SBA-15介孔分子筛的合成机理，并通过XRD、BET分析手段对样品进行了表征。结果表明，掺铝后的SBA-15均保持了高度有序的六方孔道结构，两种方法合成的Al/SBA-15和Al-SBA-15介孔分子筛具有不同的孔径、孔容及比表面积。
　　采用浸渍法合成了P-SBA-15介孔分子筛催化剂，并用于催化丙烯酸与正丁醇的酯化反应，分别考察了反应温度、反应时间、酸醇物质的量比、催化剂的用量等因素对催化作用的影响。研究结果表明，P-SBA-15介孔分子筛具有较高的催化活性。当丙烯酸与正丁醇物质的量比为1:1.3、催化剂用量为反应体系总质量的5％、反应温度为120℃、反应时间为5h时，丙稀酸丁酯的最高产率为52.1%。

目录

SBA-15 介孔分子筛的改性及其催化性能

SYNTHESIS, MODIFICATION OF MESOPOROUS SIEVE SBA-15 AND THEIR CATALYSIS PROPERTIES

摘 要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 介孔分子筛合成研究进展

1.2.1 介孔分子筛的合成方法

1.2.2 介孔分子筛的合成过程

1.2.3 介孔分子筛的合成机理

1.2.4 介孔分子筛的合成研究

1.3 介孔分子筛催化性能研究进展

1.3.1 杂原子介孔分子筛的催化性能研究进展

1.3.2 有机-无机嫁接介孔分子筛的催化性能研究进展

1.3.3 负载型介孔分子筛的催化性能研究进展

1.4 介孔分子筛SBA-15 合成研究进展

1.4.1 SBA-15 的结构与性质

1.4.2 SBA-15 的合成研究

1.5 介孔分子筛SBA-15 催化性能研究进展

1.5.1 氧化还原反应催化剂

1.5.2 酸碱催化剂

1.5.3 其它反应的催化剂

1.6 课题主要研究内容

第2章 实验材料和实验方法

2.1 实验药品与仪器

2.1.1 实验所用药品

2.1.2 实验所用仪器及设备

2.2 表征和测试方法

2.2.1 X 射线衍射分析

2.2.2 红外光谱分析

2.2.3 氮气吸附-脱附分析

2.2.4 透射电镜表征

2.2.5 催化活性分析

第3章 纯硅SBA-15 介孔分子筛的合成与表征

3.1 引言

3.2 SBA-15 介孔分子筛的合成机理

3.3 SBA-15 介孔分子筛的制备

3.4 分析与表征

3.4.1 X 射线衍射分析

3.4.2 红外光谱分析

3.4.3 透射电镜表征

3.4.4 氮气吸附-脱附分析

3.5 本章小结

第4章 含铝SBA-15 介孔分子筛的合成与表征

4.1 引言

4.2 原位法合成Al/SBA-15 介孔分子筛

4.2.1 原位法合成机理

4.2.2 Al/SBA-15 介孔分子筛的原位法合成

4.3 后嫁接法合成Al-SBA-15 介孔分子筛

4.3.1 后嫁接法合成机理

4.3.2 Al-SBA-15 介孔分子筛的后嫁接法合成

4.4 分析与表征

4.4.1 X 射线衍射分析

4.4.2 氮气吸附-脱附分析

4.5 本章小结

第5章 含磷SBA-15 介孔分子筛的合成、表征及催化性能研究

5.1 引言

5.2 P-SBA-15 介孔分子筛的合成

5.2.1 P-SBA-15 介孔分子筛的合成机理

5.2.2 P-SBA-15 介孔分子筛的合成

5.3 分析与表征

5.3.1 X 射线衍射分析

5.3.2 红外光谱分析

5.3.3 氮气吸附-脱附分析

5.4 P-SBA-15 介孔分子筛催化性能的研究

5.4.1 反应温度对酯化反应的影响

5.4.2 反应时间对酯化反应的影响

5.4.3 酸醇物质的量比对酯化反应的影响

5.4.4 催化剂用量对酯化反应的影响

5.4.5 催化剂的稳定性

5.5 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理

致 谢