甲烷无氧芳构化反应催化剂HZSM-5载体的研究

摘要

甲烷无氧芳构化反应对能源利用和催化科学均具有重要意义.自报道了973K下甲烷在Mo/HZSM-5催化剂上连续流动模式下的无氧芳构化反应以来,引起了国内外学术界的广泛关注.研究人员在Mo/HZSM-5系催化剂上做了大量的理论研究.研究表明HZSM-5是甲烷无氧芳构化反应的优良载体,HZSM-5以其独特的孔道结构和酸性质成为许多石油化工反应的优良催化剂,并且在甲烷无氧芳构化反应中对甲烷活化及生成苯的过程均起到重要作用.因此研究HZSM-5载体性质对甲烷无氧芳构化反应的影响是十分有意义的.在此基础上,论文重点研究了载体HZSM-5性质对甲烷无氧芳构化反应的影响,包括不同硅铝比HZSM-5、不同结晶度HZSM-5、不同晶粒大小HZSM-5对甲烷无氧芳构化反应的影响.研究表明,在一定硅铝比范围内,随着硅铝比的降低,HZSM-5酸量增加,其催化反应活性增大,载体HZSM-5在该反应中起到酸催化作用.载体HZSM-5的结晶度对甲烷芳构化反应性能影响不大.同一体系下合成的不同晶粒大小的HZSM-5,其催化剂的催化活性与HZSM-5的酸性成正比,进一步证实了载体HZSM-5在该反应中起到酸催化作用,对于酸性相近的HZSM-5,其粒度越小,催化性能越好.该文探讨了通过硅源的改变、晶化条件的控制合成不同晶粒大小的ZSM-5沸石的方法,研究了不同体系下合成微米ZSM-5和纳米ZSM-5的方法.所合成的微米级ZSM-5为一种孪晶,纳米级ZSM-5为纳米ZSM-5的团聚体,研究表明,以纳米级ZSM-5团聚体为载体的催化剂,其甲烷芳构化反应性能优于以微米级ZSM-5孪晶为载体的催化剂.该文还研究了高温水热法催化剂的甲烷无氧芳构化反应性能,探讨了该催化剂无芳构化活性的原因,可能是由于HZSM-5骨架铝的部分脱除及催化剂还原性能不利于甲烷芳构化活性Mo物种的生成.另外该文还考察了浸渍法基础上的挤条成型催化剂的甲烷无氧芳构化反应性能,并证实该催化剂具有一定的工业化前景.

目录

文摘

英文文摘

前言

第一章文献综述

1.1甲烷无氧芳构化反应催化剂筛选及载体ZSM-5的合成

1.2 Mo/HZSM-5系催化剂对甲烷无氧芳构化反应的催化作用

1.3甲烷无氧芳构化反应机理

1.4甲烷无氧芳构化反应积碳与失活

参考文献

第二章实验部分

2.1主要原料与试剂

2.2催化剂的制备

2.3催化剂的评价

2.4催化剂物化性能表征

参考文献

第三章不同硅铝比HZSM-5对甲烷无氧芳构化反应的影响

3.1不同硅铝比HZSM-5对甲烷无氧芳构化反应的影响

3.1.1不同硅铝比HZSM-5物化性质表征

3.1.2不同硅铝比HZSM-5担载6％Mo催化剂物化性质表征

3.1.3不同硅铝比HZSM-5担载6％Mo催化剂的反应性能

3.2不同结晶度HZSM-5对甲烷无氧芳构化反应性能的影响

参考文献

第四章不同晶粒大小HZSM-5载体对甲烷无氧芳构化反应的影响

4.1不同晶粒大小ZSM-5的合成

4.1.1硅源的影响

4.1.2晶化条件的影响

4.2不同晶粒大小HSM-5载体对甲烷无氧芳构化反应的影响

4.2.1不同晶粒大小HZSM-5物化性质表征

4.2.2不同晶粒大小HZSM-5担载6％Mo催化剂的反应性能

4.3微米HZSM-5与纳米HZSM-5反应性能差异的探讨

4.3.1纳米ZSM-5沸石的晶形晶貌

4.3.2微米ZSM-5沸石的晶形晶貌

4.3.3微米ZSM-5沸石的合成

参考文献

第五章不同合成方法Mo/HZSM-5催化剂的甲烷无氧芳构化反应性能

5.1高温水热法Mo/HZSM-5催化剂的甲烷无氧芳构化反应性能

5.1.1酸性影响

5.1.2骨架影响

5.1.3还原性影响

5.2低温水热法Mo/HZSM-5催化剂的制备及表征

5.3浸渍法Mo/HZSM-5及其成型催化剂对甲烷芳构化反应的影响

参考文献

第六章结论

致谢