ZSM-5沸石分子篩的制備及應用研究.pdf

1、ZSM-5沸石分子篩由于其具有比較大的比表面積，良好的水熱穩(wěn)定性和孔道內(nèi)表面具有特定的酸性而廣泛應用于石油的催化裂化，甲烷催化氧化制備甲醇和催化還原 NO等眾多工業(yè)催化過程，展示出了非常優(yōu)異的催化性能。然而，ZSM-5由于其本身的特性，也不可或缺地包含著一些需要改進的缺點：第一，其孔徑分布相對較窄，限制了一些較大反應分子的擴散的傳輸，并且在反應過程中會引起積碳效應，導致催化劑的活性降低，甚至失活。第二，單純的ZSM-5在NH3-SCR消

2、除NO的過程中表現(xiàn)出NO的轉(zhuǎn)化溫度窗口過窄，使其不利于實際應用等。因此，基于上述兩個方面的問題，我們在本論文中嘗試著對 ZSM-5沸石分子篩進行了改性，以期最大限度地開發(fā)出其優(yōu)異的催化性能。本文主要進行了以下三個方面的工作：
　　1）利用適當濃度的NaAlO2-HCl相結合的處理體系采用兩步法對ZSM-5沸石分子篩進行處理來對其進行擴孔，發(fā)現(xiàn)該處理方法可以得到含相當數(shù)量的介孔的ZSM-5，但基本上不改變ZSM-5的結晶度和SiO2

3、/Al2O3比，利用微反活性反應器對處理后的分子篩進行微反活性測試，發(fā)現(xiàn)處理后的分子篩比原樣具有更高的微反活性。
　　2）采用金屬雜原子Zn對ZSM-5進行改性來提高其在NH3-SCR消除NO的過程中催化活性，我們利用比較廉價的原料水玻璃為硅源，正丁胺為模板劑等，以氨絡合的方式在合成體系中加入 Zn源，成功得到了骨架含 Zn的Zn-ZSM-5分子篩，通過NH3-SCR測試系統(tǒng)對其催化性能表征發(fā)現(xiàn)，不含Zn的ZSM-5在300℃~4

4、20℃內(nèi)表現(xiàn)出了NO較高的轉(zhuǎn)化率（高于90％），但隨著溫度的繼續(xù)升高活性迅速下降，而0.73%Zn-ZSM-5和1.77%Zn-ZSM-5在200℃~550℃內(nèi)對NO的轉(zhuǎn)化率隨著溫度的升高而升高，最終達到了97%，并在400℃~550℃內(nèi)維持著90%以上的NO轉(zhuǎn)化率，說明骨架含Zn-ZSM-5分子篩對NO的轉(zhuǎn)化不僅具有非常高的反應活性，而且能夠在很寬的溫度區(qū)間內(nèi)（350℃~560℃）將NO高轉(zhuǎn)化率（>80%）地消除。此外，在對骨架不同含

5、量Zn的Zn-ZSM-5分子篩表征的過程中，發(fā)現(xiàn)隨著 Zn含量的增加，Zn-ZSM-5分子篩的比表面積，形貌等物理化學性質(zhì)都展現(xiàn)出了規(guī)律性的變化。
　　3）使用乙二胺四乙酸二鈉與銅離子形成的絡合物作為銅源通過原位水熱合成法制備得到了不同含量的骨架含Cu的系列Cu-ZSM-5沸石分子篩，通過XRD和傅里葉變換紅外表征結果說明Cu被成功的引入到了ZSM-5骨架；利用N2吸附-脫附表征發(fā)現(xiàn)，隨著Cu含量的增加，該系列Cu-ZSM-5分子