论文部分内容阅读
烃类化合物的催化反应涉及扩散、吸附、反应等步骤。目前对于催化剂的研究,主要以反应活性实验为主,缺少烃类分子在孔道中的扩散性能以及构效关系的研究。本论文采用零长柱法,以异丁烷、甲苯、1,3,5-三异丙基苯等烃类为探针分子,考察了它们在ZSM-5和USY两种分子筛中的扩散行为。采用吸附质气体直接进样的方式,以异丁烷为探针分子,考察在商业微米ZSM-5、实验室合成纳米ZSM-5以及纳米薄层ZSM-5分子筛中的扩散行为,结果显示在373 K时,异丁烷在纳米薄层和纳米ZSM-5分子筛中的扩散时间常数分别为3.62×10-2 s-1和3.42×10-2 s-1,远大于商业ZSM-5的数值2.90×10-2 s-1,而且纳米薄层中的扩散活化能最低。这主要是由于纳米薄层和纳米ZSM-5分子筛中介孔的存在,促进了扩散传质,使得扩散时间常数增大,扩散受阻情况较小。以载气携带蒸气进样的方式,在动力学控制(脱附流率较大,分子筛外表面的吸附质浓度接近于零)范围内,对正庚烷/甲苯、正辛烷/对二甲苯两组碳数相同但分子构型差别较大的烃类在三种USY分子筛中的扩散行为进行了研究。结果显示,正庚烷的扩散系数为甲苯的2-8倍,而正辛烷的扩散系数略大于对二甲苯,说明分子构型对烃类探针分子在分子筛孔道中的扩散有一定的影响,链状烃类扩散性能优于芳烃分子,若要实现分离,需要对分子筛孔口、孔道尺寸进行改进。以临界直径略大于USY分子筛孔口直径的1,3,5-三异丙基苯为探针分子,考察了其在三种USY分子筛中的扩散行为。结果显示,1,3,5-三异丙基苯在USYMg分子筛中展现出最优扩散性能,其扩散系数在10-810-7 cm2/s范围内,明显高于介孔的USY分子筛以及USY分子筛。