ZSM-5/ZSM-11共结晶分子筛的合成及其催化性能研究

来源 :哈尔滨师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bai408
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ZSM-5/ZSM-11共结晶沸石分子筛(以下简称为CDM-5)是在1979年由美孚石油公司开发出来的一种分子筛产品,其同时具有ZSM-5分子筛和ZSM-11分子筛的拓扑结构(MFI/MEL)。CDM-5分子筛在甲醇制汽油、烯烃低聚、烃类催化裂化和催化裂化干气制乙苯等方面均表现出良好的催化性能,具有很好的工业应用前景。基于这种共晶分子筛的重要工业应用价值,本文着重开展了它的转晶合成研究,同时探索了合成的CDM-5分子筛催化剂在苯与乙醇烷基化反应和环己烯水合反应中的催化性能。主要内容如下:使用具有FAU拓扑结构的USY分子筛作为前驱体,1,6-己二胺作为模板剂,精确的调控合成参数,快速的合成了CDM-5纳米聚集体。作为对比,使用典型的无定形硅铝源前驱体直接水热合成CDM-5则需要长时间的晶化,且合成产物的形貌为不规则的块状,尺寸较大。通过使用透射电子显微镜(TEM)、紫外拉曼光谱(UVRaman)、扫描电子显微镜(SEM)等一系列表征对晶化过程进行追踪,揭示了USY分子筛转晶合成CDM-5纳米聚集体的晶化机理。其晶化机理为:USY母体中的双6元环结构单元溶解成由4元环组成的有序硅铝酸盐物种(OAAS),这种有序硅铝酸盐物种能够快速的结晶成CDM-5分子筛。乙苯是一种高附加价值的有机化工中间体,目前工业乙苯的来源主要通过干气或乙烯与苯的烷基化制得,乙醇是一种很好的烷基化剂,其来源多样,成本低廉,因此苯和乙醇烷基化反应是乙苯生产来源的有效补充。本文考察了上述两种路径合成的两种形貌的CDM-5分子筛催化剂在苯与乙醇烷基化反应中的催化活性和稳定性。得益于良好的扩散性能和活性位点可接触性,转晶法所合成的纳米聚集体CDM-5催化剂展现了优越的催化剂活性和催化剂寿命。相比之下,无定形硅铝源直接合成的不规则块状的ZSM-5/ZSM-11催化剂在反应中很快的积碳失活。环己醇是一种重要的饱和脂环醇,它可用于生产工业制尼龙66(聚己二酰己二胺)的原料己二酸。目前大部分的工业生产环己醇都采用环己烷氧化法,该方法的环己烷的转化率低,产物环己醇的选择性不高。所以,环己烯水合制环己醇因其高转化率和选择性受到了广泛关注。本文也考察了所合成的催化剂在环己烯液相水合反应的活性。通过转晶合成的纳米聚集体CDM-5催化剂比不规则块状CDM-5催化剂展先更好的反应性能。综上所述,通过对CDM-5分子筛的合成及反应性能研究,我们发现了转晶法合成CDM-5分子筛的快速合成路线;该方法合成的CDM-5分子筛呈现纳米聚集体形貌,具备良好的扩散能力和活性位点可接触性,在苯与乙醇烷基化反应和环己烯水合反应中展现出优越的催化性能。本文不仅为工业合成CDM-5分子筛提供了一条快速的转晶途径,而且也证实其在苯烷基化反应中具有良好的催化性能,具有一定工业应用价值。
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