不同形貌ZSM-5分子篩的合成及其在二甲醚芳構(gòu)化中的應用.pdf

1、進入21世紀以來，人們越來越深刻地認識到資源短缺，環(huán)境惡化以及能源危機對人類社會可持續(xù)發(fā)展的危害性。針對我國煤多油少的基本國情，開展煤基二甲醚芳構(gòu)化研究，對于緩解我國能源危機及減少環(huán)境污染具有重要的現(xiàn)實意義。研究表明，ZSM-5催化劑在二甲醚芳構(gòu)化反應中具有較好的催化性能。而影響ZSM-5催化劑催化性能的主要因素是ZSM-5分子篩的結(jié)構(gòu)、形貌和酸性。在過去，有大量關于通過構(gòu)筑介孔結(jié)構(gòu)獲得多級結(jié)構(gòu)的ZSM-5分子篩和通過金屬改性調(diào)變ZSM

2、-5分子篩酸性的報道，而關于ZSM-5分子篩形貌系統(tǒng)研究的報道較少。本論文通過一步水熱合成法合成了多種不同形貌的ZSM-5分子篩，并考察了不同形貌的ZSM-5分子篩在煤基二甲醚芳構(gòu)化中的催化性能。論文主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　?。?）設計正交實驗探究ZSM-5分子篩形貌的影響因素，利用XRD和SEM對樣品進行表征分析。結(jié)果表明：不同實驗條件組合下均得到了純晶相ZSM-5分子篩，其主要形貌分別為“板塊形”、“T字形”、“十字形”以

3、及“球形”。粒徑分布大約為2～10um，其中不添加CTAB制備的ZSM-5分子篩粒徑約為2～3um，而添加CTAB制備的ZSM-5分子篩樣品的粒徑為5～10um。說明添加CTAB明顯促進了ZSM-5分子篩粒徑的生長。此外，以粒徑大小為指標，計算分析得到影響ZSM-5分子篩粒徑大小的因素主次關系為：CTAB用量>水量>晶化時間>硅鋁比>晶化溫度。
　　（2）在正交實驗結(jié)果的前提下，采用控制變量法分別考察堿量、硅鋁比、晶化時間對ZSM

4、-5分子篩形貌的調(diào)控作用。結(jié)果表明：在一定范圍內(nèi)，隨著堿量的增加，得到了4種不同形貌的ZSM-5分子篩，依次為：“六方塊形”、“四方塊形”、“十字形”、“球形”。同時，分子篩的粒徑隨著堿量的增加逐漸減小。不同硅鋁比下制備的ZSM-5分子篩粒徑大致相同，而隨著硅鋁比增大，晶粒中出現(xiàn)了一些“T字形”ZSM-5分子篩，但總體形貌為“板塊形”。不同晶化時間下制備的ZSM-5分子篩的結(jié)晶度不一樣。晶化12 h小時制備的ZSM-5分子篩結(jié)晶度不好，

5、導致形貌不規(guī)整。晶化24h之后制備的ZSM-5分子篩結(jié)晶度良好，形貌規(guī)整，為“板塊形”。隨著晶化時間的增加，ZSM-5分子篩的粒徑也有所增加。隨后，考察了不同堿量下制備的4種不同形貌的ZSM-5分子篩在二甲醚芳構(gòu)化中的催化性能。結(jié)果顯示：“十字形”ZSM-5分子篩在二甲醚芳構(gòu)化中的催化性能優(yōu)于其他形貌的ZSM-5分子篩，其總芳烴選擇性達到了75.0％，并且苯的選擇性達到了26.1%。
　　（3）通過負載金屬對“十字形”ZSM-5分