多級孔ZSM-5分子篩的制備及其催化甲醇芳構(gòu)化反應(yīng)研究.pdf

1、研發(fā)環(huán)境友好催化劑是綠色化學(xué)研究的重點之一。針對ZSM-5分子篩合成過程中產(chǎn)生NOx氣體等環(huán)境污染問題以及現(xiàn)有甲醇制芳烴(MTA)催化體系中催化劑壽命短的制約性問題，本課題擬開展基于晶種法引導(dǎo)的多級孔ZSM-5沸石分子篩的設(shè)計、制備、催化性能的研究。
　　(1)利用晶種法并在合成過程中加入硅烷化試劑3-（苯基氨基）丙基三甲氧基硅烷(PATMOS)合成了一系列具有多級孔結(jié)構(gòu)的ZSM-5分子篩。PATMOS添加量對ZSM-5分子篩孔結(jié)

2、構(gòu)、結(jié)晶度、形態(tài)學(xué)以及酸性的影響通過XRD、N2吸附、Al核磁、SEM、TEM和NH3-TPD等手段測定。ZSM-5分子篩的晶粒大小在一定范圍內(nèi)是可調(diào)控的，PATMOS的引入成功的生成了介孔結(jié)構(gòu)。此外，通過甲醇芳構(gòu)化反應(yīng)(MTA)研究多級孔納米ZSM-5分子篩的催化性能。在MTA反應(yīng)中，具有小晶粒尺寸和大量介孔結(jié)構(gòu)的多級孔納米ZSM-5分子篩由于其較強的傳質(zhì)特性和較低的擴散限制，穩(wěn)定性也更好。
　　(2)采用晶種法制備了不同硅鋁比

3、的多級孔ZSM-5分子篩。考察了硅/鋁比對催化劑穩(wěn)定性以及焦炭形成的影響。ZSM-5分子篩擁有大的外表面積和介孔體積，但隨著硅鋁比的降低，分子篩的酸性增強，明顯增加了焦炭的形成，從而降低了催化劑的穩(wěn)定性。酸量與焦炭含量之間具有較好的線性關(guān)系，并給出了定量關(guān)系。
　　(3)分別采用HCl、NaOH和HCl/NaOH復(fù)合改性的方法對商品化的ZSM-5分子篩進行脫硅、脫鋁和脫硅/脫鋁復(fù)合改性，制備了多種不同孔結(jié)構(gòu)和酸性的MFI沸石，并研

4、究了甲醇芳構(gòu)化反應(yīng)中沸石的結(jié)構(gòu)和酸性對催化劑壽命和結(jié)焦的影響，分析了孔隙率、酸量和焦炭含量之間的關(guān)系。通過HCl和/或堿NaOH改性處理改變了ZSM-5分子篩的酸性，增大了介孔孔體積。催化劑失活幾乎是由內(nèi)部積碳導(dǎo)致的，即微孔面積的減少導(dǎo)致BET表面積減少。
　　(4)采用四丙基氫氧化銨(TPAOH)對ZSM-5分子篩進行脫硅處理，研究了沸石結(jié)構(gòu)和酸性對甲醇芳構(gòu)化反應(yīng)壽命的影響。采用N2吸附和正辛烷程序升溫脫附技術(shù)測試處理前后孔的變