MCM-41型结构复合分子筛的合成、表征和催化性能研究

摘要

本论文采用水热法和微波法制备了MCM-41和MCM-41型结构复合分子筛，分别采用微孔沸石硅源法和纳米组装法合成了MCM-41型结构复合分子筛，分别记为ZM分子筛和M分子筛，并采用XR-D、BET、NH3-TPD、SEM、TG-DTA和IR等分析手段对其进行表征。分别以邻二甲苯和1，3，5-三异丙基苯为探针分子对合成样品进行催化性能评价。 1、水热法合成ZM分子筛的最佳条件为晶化温度100℃，氢氧化钠水溶液浓度1～3M/L，氢氧化钠水溶液处理时间10～90min；微波法合成ZM分子筛的最佳条件为nSi/nAl=38，pH值为8．5，十六烷基三甲苯溴化铵（CTAB）水溶液的浓度为5wt％，第一步晶化时间120min，第二步晶化时间120min。 2、水热法合成M分子筛的的最佳合成条件nSi/nAl=38，晶化温度120℃，晶化时间48h，pH值为10；微波法合成M分子筛的最佳条件为nCTAB/nAl=8，nTEAOH/nAl=13，nH2O/nAl=1200，前驱体晶化时间为10min，分子筛晶化时间为180min，晶化压强0．12～0．5 MPa。 3、SEM照片显示MCM-41分子筛晶体是呈团聚状地生长在一起，粒度大小比较均匀，排列紧凑。ZM分子筛的介孔部分是围绕微孔沸石晶体构建的。M分子筛晶体是呈团聚状地生长在一起，颗粒形貌为球形或椭圆形。 4、N2吸附-脱附结果显示ZM分子筛同时具有微孔和介孔结构，比表面积为389㎡．g-1。M分子筛同时具有微孔和介孔结构，比表面积达到1162㎡．g-1。ZSM-5/MCM-41机械混合物（ZMCM）的比表面积为752㎡．g-1。所以ZM分子筛和M分子筛均不同于机械混合的分子筛。 5、NH3-TPD测试结果表明HZM分子筛和HM分子筛的总酸量均介于HMCM-41酸量与HZSM-5酸量之间。HM分子筛只有弱酸中心，无强酸中心，其酸量小于HZM分子筛的酸量。 6、TG-DTA测试表明，MCM-41分子筛的孔道结构在780℃左右发生坍塌；ZM分子筛的孔道结构在1200℃左右发生坍塌；M分子筛的孔道结构在900℃左右发生坍塌。说明所合成的两种复合分子筛均具有比MCM-41分子筛更好的热稳定性。 7、HMCM-41、HZSM-5、HZM、HM分子筛和HZSM-5/HMCM-41机械混合物（HZMCM）催化邻二甲苯反应的活性对比表明，分子筛催化邻二甲苯转化率的高低顺序为HZM>HZSM-5>HZMCM>HM>HMCM-41。由于HZSM-5分子筛的总酸量和酸强度均高于HMCM-41、HM和HZMCM，所以其邻二甲苯转化率较高。HZM分子筛催化邻二甲苯的转化率最高，为80．2％，由于HZM分子筛既能为邻二甲苯异构化反应提供足够多的酸中心又能允许二甲苯分子充分进入到孔道内部反应。HM分子筛催化邻二甲苯的转化率为60．9％，由于HM分子筛无强酸中心且总酸量低于HZM、HZSM-5分子筛。 8、HMCM-41、HZSM-5、HZM、HM和HZMCM催化裂化1，3，5-三异丙基苯的活性对比表明，分子筛催化1，3，5-三异丙基苯转化率的高低顺序为HZM>HM>HMCM-41>HZMCM>HZSM-5。HMCM-41分子筛在450℃下催化1，3，5-三异丙基苯的转化率达到81．4％，与其均一的介孔孔径有关。HZM分子筛催化1，3，5-三异丙基苯的转化率最高，为89．0％，由于HZM分子筛既能为1，3，5-三异丙基苯裂解反应提供足够多的酸中心又能允许1，3，5-三异丙基苯分子充分进入到孔道内部反应。HM分子筛催化1，3，5-三异丙基苯的转化率为84．7％，由于HM分子筛无强酸中心且总酸量低于HZM分子筛。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1课题来源及名称

1.2选题背景和意义

1.3文献综述

1.3.1 ZSM-5分子筛简介

1.3.2 MCM-41分子筛简介

1.3.3复合分子筛简介

1.4研究工作设想

1.4.1研究方案

1.4.2技术路线

1.4.3拟解决的关键问题

1.4.4预期的研究成果及创新点

第二章实验部分

2.1药品及仪器

2.2分子筛的合成

2.2.1 MCM-41分子筛的合成

2.2.2微孔沸石硅源法合成MCM-41型结构复合分子筛

2.2.3纳米组装法合成MCM-41型结构复合分子筛

2.2.4机械混合物ZMCM的制备

2.2.5分子筛转氢型及成型方法

2.3分子筛的表征

2.3.1物相及结晶度表征

2.3.2比表面及孔分布测定

2.3.3红外分析分子筛骨架特征

2.3.4 SEM分析分子筛的晶粒形貌

2.3.5 NH3-TPD分析分子筛的酸性特征

2.3.6 TG-DTA测试分子筛的热稳定性

2.4分子筛催化性能评价

2.4.1实验装置

2.4.2实验方法

第三章分子筛的合成

3.1前言

3.2水热法合成分子筛的条件考察

3.2.1 MCM-41的合成

3.2.2微孔沸石硅源法合成MCM-41型结构复合分子筛

3.2.3纳米组装法合成MCM-41型结构复合分子筛

3.3微波法合成分子筛的条件考察

3.3.1微孔沸石硅源法合成MCM-41型结构复合分子筛

3.3.2纳米组装法合成MCM-41型结构复合分子筛

3.4 小结

第四章分子筛的物化性质表征

4.1前言

4.2 MCM-41分子筛的表征

4.2.1 SEM表征分子筛的晶粒形貌

4.2.2 N2吸附表征分子筛的孔结构

4.2.3红外表征分子筛骨架

4.2.4 TG-DTA测试分子筛的稳定性

4.3 ZM分子筛的表征

4.3.1 SEM表征分子筛的晶粒形貌

4.3.2 N2吸附表征分子筛的孔结构

4.3.3 NH3-TPD测定分子筛的酸量

4.3.4红外表征分子筛骨架

4.3.5 TG-DTA测试分子筛的稳定性

4.4 M分子筛的表征

4.4.1 SEM表征分子筛的晶粒形貌

4.4.2 N2吸附表征分子筛的孔结构

4.4.3 NH3-TPD测定分子筛的酸量

4.4.4红外表征分子筛骨架

4.4.5 TG-DTA测试分子筛的稳定性

4.5机械混合物ZMCM的表征

4.5.1 XRD测定晶体结构

4.5.2 N2吸附表征分子筛的孔结构

4.6 小结

第五章分子筛的催化性能评价

5.1前言

5.2 ZM分子筛的催化性能

5.2.1邻二甲苯异构化

5.2.2三异丙基苯裂解

5.3 M分子筛的催化性能

5.3.1邻二甲苯异构化

5.3.2三异丙基苯裂解

5.4小结

第六章结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

导师及作者简介