多級孔材料的合成與應(yīng)用.pdf

1、微孔分子篩的孔道尺寸較小不利于反應(yīng)物和產(chǎn)物的擴散，而介孔分子篩的酸性較弱、水熱穩(wěn)定性差。為了克服單一孔道的的缺點，多級孔分子篩越來越受到研究者關(guān)注。多級孔分子篩是由兩種以及兩種以上級別的孔徑構(gòu)成，其中微孔和介孔復(fù)合的多級孔分子篩，結(jié)合了微孔和介孔孔道結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，可以大大的提高了分子篩的性能。Y型分子篩具有大的比表面積、強酸性、優(yōu)異的水熱穩(wěn)定性等優(yōu)點，在工業(yè)過程中有著廣泛的應(yīng)用?？啡┦巧镔|(zhì)裂解制備生物柴油中的一種重要組成成分，環(huán)戊酮是一

2、種重要的化工中間體，通過糠醛水相加氫反應(yīng)可以生成環(huán)戊酮。因此本論文采用簡單的工藝直接合成多級孔Y型分子篩，以此為載體制備出負載Ni的催化劑，用于糠醛水相加氫反應(yīng)中，并進行了工藝條件的優(yōu)化。
　　采用傳統(tǒng)表面活性劑F127為模板劑，在不加入任何助劑的條件下直接合成出結(jié)晶度較好的多級孔F-NaY型分子篩。并分別考察了晶化溫度、晶化時間、硅鋁比以及模板劑用量對合成多級孔Y型分子篩的影響。結(jié)果表明在晶化溫度100℃、晶化時間25 h、投料

3、硅鋁比SiO2/Al2O3=10.5、F127的質(zhì)量占反應(yīng)混合液總質(zhì)量的比(g/g)為0.034時，得到的分子篩F-NaY-0.034具有相對較好的結(jié)晶度、較大的比表面積、較大的孔體積以及最適宜的酸性。
　　采用廉價的生物化工產(chǎn)品海藻酸鈉為模板劑，利用水熱法成功地合成了結(jié)晶度良好的多級孔S-NaY型分子篩。并分別考察了晶化溫度、晶化時間、硅鋁比以及模板劑用量對合成多級孔Y型分子篩的影響。結(jié)果表明在晶化溫度100℃、晶化時間25 h

4、、投料硅鋁比SiO2/Al2O3=10.5、海藻酸鈉的質(zhì)量占反應(yīng)混合液總質(zhì)量的比(g/g)為0.018時，即可合成出相對結(jié)晶度較好、比表面積較大、孔體積較大、酸性適宜的多級孔分子篩S-NaY-0.018。
　　以所得到的多級孔Y型分子篩為載體，負載Ni制備Ni/F-HY和Ni/S-HY系列催化劑，主要考察了模板劑用量對所制備的催化劑的糠醛加氫反應(yīng)性能的影響，并與傳統(tǒng)Y分子篩做載體制備的催化劑性能進行對比。結(jié)果表明兩種多級孔Y型分子

5、篩載體制備的催化劑20wt.％Ni/F-HY和20wt.％Ni/S-HY的催化活性均高于傳統(tǒng)Y型分子篩負載Ni催化劑。這主要是因為載體的多級孔結(jié)構(gòu)加快了反應(yīng)速率和傳質(zhì)速率，另外多級孔結(jié)構(gòu)的催化劑具有更適宜的酸性和更高的比表面積。
　　在以F127為模板劑制備的催化劑體系中，當F127的質(zhì)量占反應(yīng)混合液總質(zhì)量的比為0.034時制備的催化劑的活性最高，在反應(yīng)溫度150℃，氫氣起始壓力4 MPa，Ni負載量為20wt.％，催化劑用量為1

6、.5wt.％的條件下反應(yīng)9h，得到的糠醛的轉(zhuǎn)化率為94.8％，環(huán)戊酮的選擇性為81.2％。
　　在以海藻酸鈉為模板劑制備的催化劑體系中，海藻酸鈉的質(zhì)量占反應(yīng)混合液總質(zhì)量的比為0.018時制備的催化劑的活性最高，在反應(yīng)溫度150℃，氫氣起始壓力4 MPa，Ni負載量為20wt.％，催化劑用量為1.5wt.％的條件下反應(yīng)9h，得到的糠醛的轉(zhuǎn)化率為96.4％，環(huán)戊酮的選擇性為89.7％。
　　對比使用不同模板劑的兩種合成體系，以海