多级孔HZSM-5中大孔、介孔的硬模板可控构建及其催化性能

摘要

多级孔分子筛具有良好的催化活性，稳定性以及扩散性能，因而被广泛研究。硬模板合成方法简单、调控性强。本文通过调控硬模板的结构合成了不同孔道结构的多级孔HZSM-5分子筛，分别以正癸烷、甲基环己烷和四氢双环戊二烯（JP-10）为模型化合物，研究了多级孔分子筛的催化裂解性能，旨在揭示孔道形态和维度对分子筛催化裂解性能的影响规律。 以碳纳米管（CNTs）为硬模板制备了具有晶内一维直通介孔的HZSM-5分子筛。发现与水热晶化相比，干胶转化不仅能保持分子筛的硅铝比和酸性，更能改善CNTs的利用率。孔道形态对分子动力学直径较大的JP-10的裂解影响更为显著，具有直通介孔的分子筛对JP-10的催化活性明显高于封闭介孔的HZSM-5。 以聚吡咯为硬模板合成了具有晶内二维互通介孔的HZSM-5分子筛。发现，适宜的交联度有利于多级孔分子筛的形成。由于酸性位可接近性的提高，使JP-10催化裂解的转化率从25%提高到41%。 以碳纤维为基体，经二次合成得到了具有晶间大孔的分子筛和二维整体材料。该整体材料的结构和催化稳定性较高，在JP-10裂解中其稳定性增加近一倍。 以硅球和硅铝球为模板，通过晶种导向的硬模板自溶效应合成了具有大-介-微三级孔道结构的HZSM-5空心球形分子筛。通过在硅球合成和分子筛转晶过程中分别引入铝源调控了其酸量。在JP-10催化裂解反应中，高铝含量空心球形分子筛的活性和稳定性皆提高，且C8以上大分子产物的收率增加。 系统研究了高温脱硬模板过程中酸性位的可逆转化途径与方法。发现，H2O2或NH4+处理可大幅加速脱H Br?nsted酸的可逆转换，使分子筛的B/L酸比从0.5增加至4.0，催化裂解活性从6%提升至77%。

目录

声明

第1章 文献综述

1.1 多级孔分子筛概述

1.2 多级孔分子筛的合成

1.3 多级孔分子筛在催化反应中的应用

1.4 研究意义与设计思路

第2章 实验部分

2.1 试剂与材料

2.2 多级孔HZSM-5分子筛的合成

2.3 分子筛的物化性能表征

2.4 分子筛的催化裂解性能评价

第3章 晶内直通介孔HZSM-5分子筛的合成与性能

3.1 CNTs对水热晶化分子筛性质的影响

3.2 CNTs对干胶法合成分子筛结构及晶化过程的影响

3.3 晶内直通介孔HZSM-5分子筛的催化裂解性能

3.4 本章小结

第4章 晶内互通介孔HZSM-5分子筛的合成与性能

4.1 聚吡咯的合成与表征

4.2 晶内互通介孔HZSM-5分子筛的结构和酸性质

4.3晶内孔道结构对HZSM-5分子筛催化性能的影响

4.4 本章小结

第5章 晶间大孔结构HZSM-5分子筛的合成与性能

5.1 载体形状对分子筛结构的影响

5.2 晶间大孔结构分子筛的催化裂解性能

5.3 本章小结

第6章 空心球形HZSM-5分子筛的合成与性能

6.1 空心球形高硅HZSM-5分子筛的合成及结构

6.2 空心球形高铝HZSM-5分子筛的合成及结构

6.3 空心球形HZSM-5分子筛的催化性能

6.4 本章小结

第7章 硬模板脱除过程中酸性位的可逆转化

7.1 Br?nsted 酸位的脱H反应及影响

7.2 脱H Br?nsted 酸位的逆向转化过程及调控

7.3 Br?nsted 酸位逆向转化机理

7.4本章小结

第8章 结论与创新点

8.1 主要结论

8.2 主要创新点

参考文献

附录

附录A 多级孔分子筛性质与合成液配比之间的关系

附录B CNTs加入对分子筛异相成核晶化过程的影响

附录C CNTs的氧化与包裹表征

发表论文和参加科研情况

致谢