微孔-介孔多级复合孔分子筛的制备、表征及苯酚叔丁基化反应性能的研究

摘要

硅铝酸盐骨架沸石分子筛材料，具有耐酸性、良好的热稳定性、水热稳定性、较大的比表面积、较强的吸附能力及良好的分子择形性能等优点，被广泛地应用于酸催化领域。但是其主要缺点是较小的孔道尺寸限制了大尺寸客体分子在其孔内的扩散，导致低的催化活性。另外，产物不能快速脱离而易发生二次反应，降低了反应的选择性。若能向沸石分子筛中引入介孔和大孔结构构建多级孔沸石，可提高传质能力和大分子产物的选择性。目前，如何更好地构造多级孔沸石，成为科研者们所研究的热点。本论文的研究重点为通过更换不同方法制备多级孔沸石分子筛材料，优化其孔结构、调节孔径尺寸，实现良好的催化性能。主要内容如下： 一、以具有微孔结构的ZSM-5沸石为前驱物，经过碱液处理不同时间后与不同的介孔模板剂（十六烷基三甲基溴化铵和柠檬酸）复合，采取水热合成的方法制备出一系列分子筛材料。XRD、FT-IR、N2-吸附脱附等方法对所制备的材料进行表征，证实适当的碱处理时间能够得到微孔-介孔材料。 二、以不同种类的介孔分子筛（SBA-15和worm-like）为硅源，通过改变Al2(SO4)3的加入量来调变硅铝比，在体系中加入一定质量的四丙基氢氧化铵，制备了一系列不同硅铝比的微孔-介孔复合分子筛材料。采用XRD、FT-IR、TEM、N2-吸附脱附等方法对所制备的材料进行表征，证实我们成功向介孔分子筛中引入了微孔结构，得到了一系列具有较高的比表面积、较好的结晶度的微孔-介孔复合孔结构的材料。 三、通过在ZSM-5前驱液中加入不同的有机软模板（3-氨丙基三乙氧基硅烷和聚乙二醇）制备了系列多级孔分子筛材料。XRD、FT-IR、TEM、N2-吸附脱附等手段表明对所制备的材料不仅具有微孔结构，也具有介孔结构，并且结晶度较高。将不同方法制备的多级孔分子筛作为苯酚与叔丁醇发生傅氏烷基化反应的催化材料，利用反应的转化率与大分子目标产物（2,4-二叔丁基苯酚）的选择性测试材料相应酸催化性能。 实验表明，我们通过向微孔中引入介孔、向介孔中引入微孔、从沸石纳米晶 开始逐级构建含微孔-介孔结构的复合型分子筛等三种方法均制备出了催化性能优异的微孔-介孔结构的多级孔沸石。对每一种方法所制备材料进行了纵向对比，获得了制备优良性能多级孔沸石材料所需的条件。同时，我们对每一种方法进行横向对比，分析总结出各方法的优势与缺陷，综合考量出适合用于工业化生产的多级孔沸石材料的制备方法。

目录

缩 略 语 表

第一章 绪论

1.1 多孔材料简介

1.2 多孔材料分类及制备方法

1.3 多孔材料的应用

1.4 选题意义及研究内容

第二章 实验材料及试验方法

2.1 实验材料和实验仪器

2.2 材料表征方法

2.3 材料的酸催化学性能测试方法

第三章 微孔ZSM-5中引入介孔构筑微孔-介孔复合分子筛及表征

3.1 引言

3.2 实验材料与方法

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 介孔孔壁部分结晶化构筑微孔-介孔复合孔分子筛及其表征

4.1 引言

4.2 实验材料与方法

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 软模板法制备微孔-介孔复合孔分子筛及其表征

5.1 引言

5.2 实验材料与方法

5.3 结果与讨论

5.4 本章小结

第六章 总结

参考文献

致谢

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