分子篩類疏水催化劑的制備及應(yīng)用研究.pdf

1、硅烷化高硅分子篩具有疏水性強、熱穩(wěn)定性及水熱穩(wěn)定性好、比表面積高、價格低廉、易成型加工等性能，能滿足疏水催化劑載體的基本要求。以硅烷化高硅分子篩為載體的疏水催化劑，可以有效提高疏水催化劑的使用溫度(＞100℃)，并有望延長疏水催化劑使用壽命、提高氫-水液相催化交換(LPCE)效率，有助于重水提氚工藝的優(yōu)化與工程化。
　　通過對H-ZSM-5高硅分子篩（簡稱ZSM-5）硅烷化的影響因素研究，建立了其硅烷化改性的優(yōu)化條件為:ZSM-5

2、和甲苯的用量分別為0.8g和8g，正辛基三乙氧基硅烷（簡稱OTS）用量為0.24g，反應(yīng)溫度為120℃，反應(yīng)時間24小時。利用傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀(FT-IR)、X射線粉末衍射(XRD)、靜態(tài)水接觸角(CA)、水和正己烷靜態(tài)吸附，N2吸附-解吸附(BET)、以及水熱穩(wěn)定性試驗等測試了改性前后ZSM-5高硅分子篩結(jié)構(gòu)與性能。結(jié)果表明:硅烷化改性在ZSM-5高硅分子篩表面成功接枝硅烷基團，分子篩孔道長程有序性有所降低;0.24-OTS-ZS

3、M-5接觸角為152°，達到了超疏水性，水吸附量相比于改性前下降了26.40％;比表面積、孔容、孔徑分別減小了62.7m2/g、0.0329cm3/g、0.42nm;改性樣品在沸水中浸泡48h后，接觸角保持在151°左右，仍具有超疏水性能。ZSM-5的硅烷化反應(yīng)原理分析表明:OTS的乙氧基部分水解生成的Si-OH與ZSM-5分子篩表面的Si-OH發(fā)生縮合反應(yīng)，接枝在分子篩表面，已結(jié)合的相鄰硅烷分子之間發(fā)生縮合交聯(lián)反應(yīng)，在分子篩表面形成單

4、分子層，因而加強了ZSM-5分子篩的疏水性及水熱穩(wěn)定性能。
　　采用浸漬還原法在硅烷化成型ZSM-5分子篩負載Pt粒子，制備Pt/OTS-ZSM-5疏水催化劑。對Pt負載量為1.0％的Pt/OTS-ZSM-5疏水催化劑催化穩(wěn)定性進行考察，發(fā)現(xiàn)70℃為最優(yōu)催化溫度，柱狀和球狀Pt/OTS-ZSM-5在70℃，氣液流量分別為1.0 L·min-1，1.22 g·min-1的催化條件下，柱效率分別達到71.5％、88.8％，具有較高催化

5、活性;催化劑在液態(tài)水中浸泡50d后，柱效率未見下降，具有較好的催化穩(wěn)定性。
　　采用水熱法制各了純硅分子篩(S-1)和鈦硅分子篩(TS-1)，并對它們進行了硅烷化改性研究。利用傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀(FT-IR)、X射線粉末衍射(XRD)、靜態(tài)水接觸角(CA)、水與正己烷的靜態(tài)吸附，N2吸附-解吸附(BET)，以及水熱穩(wěn)定性試驗等測試了改性前后樣品結(jié)構(gòu)與性能。制得的0.8-OTS-S-1、0.8-OTS-TS-1接觸角分別達127°

6、、135°，靜態(tài)水吸附量相比于改性前分別下降了29.21％、26.29％，疏水性明顯提高;改性樣品在沸水中浸泡48h后，接觸角分別保持在127°、133°左右，具備良好的水熱穩(wěn)定性能。
　　以O(shè)TS改性ZSM-5高硅分子篩，實現(xiàn)其表面超疏水性，以及將其用于催化氫-水液相交換反應(yīng)，這兩項研究工作未見文獻報道。其中以O(shè)TS改性的球狀ZSM-5分子篩為載體，Pt為活性金屬，制備的Pt/OTS-ZSM-5疏水催化劑在70℃催化氫-水液相交