基于模板化学和自组装技术的介-微孔分子筛的合成

摘要

催化剂是重油催化裂化(RFCC)过程中的核心和关键技术，近年来日益受到人们的关注。催化剂活性中心的可接近性对提高重油转化、减少生焦具有重要的意义，而催化剂中介孔和大孔的引入是提高活性中心可接近性的有效方法。 通过分子筛前驱体的组装技术可以将微孔分子筛的酸性、稳定性和择形性，与介孔分子筛的空旷结构和良好的扩散性结合起来，在一定程度上改善了催化裂化的性能。与直接制备分子筛前驱体的过程相反，降解法是在酸性或碱性条件下溶解分子筛的晶体从而获得微孔分子筛的前驱体，这一方法为前驱体的制备提供了很好的研究思路。论文首先降解Y型分子筛形成其前驱体，以三嵌段聚合物P123为模板剂，对其进行组装合成了介-微孔分子筛GPZ。表征结果表明，GPZ的BJH介孔孔径为6.7 nm，比表面积为595.4 m<'2>/g，孔容为0.75 cm<'3>/g。经过800℃，100％水蒸气水热处理4 h，8 h，12 h(水热处理后，比表面积保留率分别为95％，29％和26％。以CTMABr为模板剂对前驱体进行组装合成了介-微孔分子筛GMZ，其BJH介孔孔径为3.2 nm，比表面积为365.6 m<'2>/g，孔容为0.29 cm<'3>/g。 作为产生介孔和大孔的另外一种方法，本论文采用P123作为模板剂，基于表面活性剂的亲水性和疏水性原理原位合成介-微孔Y型分子筛。结果表明，这种方法可以在微孔分子筛的合成过程中引入介孔，合成的Y型分子筛的BJH介孔孔径为3.8 nm，比表面积为736m<'2>/g，孔容为0.37 cm<'3>/g。本论文合成的分子筛具有梯度分布的孔道结构及较高的水热稳定性，为重油的催化裂化提供了一种有潜在价值的材料。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

第二章文献综述

2.1微孔分子筛

2.2介孔分子筛

2.2.1介孔分子筛简介

2.2.2介孔分子筛的合成机理

2.2.3介孔分子筛的合成方法

2.3介-微孔复合分子筛

2.3.1原位合成法

2.3.2离子交换法

2.3.3前驱体组装法和降解法

2.4模板剂在分子筛中的应用

2.4.1阳离子表面活性剂

2.4.2阴离子表面活性剂

2.4.3非离子表面活性剂

2.4.4硬模板剂

2.4.5生物大分子模板剂

2.5本论文的研究思路

第三章实验部分

3.1实验原料

3.2表征手段

3.2.1 X-射线衍射分析(XRD)

3.2.2透射电子显微镜(TEM)

3.2.3傅立叶变换红外光谱分析(FT-IR)

3.2.4 N2等温吸附-脱附曲线分析

3.2.5核磁共振(NMR)

3.2.6扫描电子显微镜(SEM)

3.3复合分子筛水热稳定性评价

3.3.1水热老化装置示意图

3.3.2水热老化装置工作原理及样品水热稳定性的测试

3.4合成方法

3.4.1原位降解-CTMABr组装介-微孔分子筛GMZ

3.4.2原位降解-P123组装介-微孔分子筛GPZ

3.4.3介-微孔Y型分子筛的原位合成

第四章原位降解-CTMABr组装介-微孔分子筛GMZ

4.1合成化学

4.1.1降解条件对介孔分子筛的影响

4.1.2组装条件的影响

4.1.3晶化条件的影响

4.2 GMZ的表征

4.2.1 XRD

4.2.2 FT-IR

4.2.3透射电镜显微镜(TEM)

4.2.4 BET比表面分析

4.3本章小结

第五章原位降解-P123组装介-微孔分子筛GPZ

5.1材料的表征

5.1.1 XRD

5.1.2 FT-IR

5.1.3 TEM

5.1.4 N2 吸附-脱附等温曲线分析

5.1.5孔径分布曲线

5.1.6 BET比表面积和孔容

5.1.7 NMR

5.2材料的水热稳定性

5.2.1水热处理前后XRD分析

5.2.2样品水热处理前后TEM分析

5.2.3样品水热处理前后(FT-IR)分析

5.2.4材料水热处理前后N2吸附-脱附等温曲线和孔径分布曲线分析

5.2.5 BET比表面积和结构参数

5.3模板剂浓度对介孔分子筛的影响

5.4本章小结

第六章介-微孔Y型分子筛的原位合成

6.1材料的表征

6.1.1XRD

6.1.2 FT-IR

6.1.3 N2 吸附-脱附等温曲线分析和BJH孔径分布曲线

6.1.4扫描电镜

6.2合成化学

6.2.1导向剂老化温度对分子筛的影响

6.2.2导向剂老化时间对分子筛的影响

6.2.3溶胶pH值对分子筛的影响

6.2.4搅拌时间对Y型分子筛的影响

6.3 Meso-NaY的合成化学

6.3.1有机聚合物P123的加入顺序

6.3.2有机共聚物P123量的影响

6.4本章小结

第七章结论

附录

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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