镍取代云母蒙脱石的合成及其催化活性

研究了晶化时间、晶化温度等条件对合成镍取代云母-蒙脱石(NiSMM)的影响。考察了不同镍含量的NiSMM的组成、晶胞平均化学式及其对正辛烷异构化的催化活性。结果表明,在250℃晶化20小时能得到结晶良好的NiSMM。随着镍含量的增加,NiSMM逐渐由二八面体式变化为三八面体式。以含NiO 30%(wt)(即每个晶胞中含4～5个镍离子)的NiSMM为载体的催化剂对正辛烷异构化具有较好的催化性能。     

镍取代云母蒙脱石的结构表征

对不同镍含量的镍取代云母蒙脱石（ＮｉＳＭＭ）样品，通过ＸＲＤ分析，阳离子交换容量和比表面积测定，证明随着镍含量的增加，镍越来越多地进入到单元层结构中。ＮｉＳＭＭ具有与天然蒙脱石相同的层状结构，其层间填充着可被交换的阳离子。这些阳离子大多数是ＮＨ４＾＋。ＸＲＤ的ｄ０６０值和红外光谱的骨架振动吸收带进一步表明，镍是进入到单元层中八面体片的六配位中心离子的位置上。ＮｉＳＭＭ的结构稳定性高于天然蒙脱石。     

Pd/NiSMM上正己烷异构化的反应机理

通过对正已烷在Pd/NiSMM催化剂上的异构化反应产物分布的分析,以及与负载钯的氢型丝光沸石催化剂(Pd/HM)反应行为的比较,认为在Pd/NiSMM上烷烃异构化反应遵循既有双功能催化机理又有酸催化机理的综合催化反应机理。正构烷烃先按双功能催化机理生成单侧链异构烷烃,再在酸性中心作用下生成多侧链异构烷烃。双功能催化反应中所需要的Bronsted酸中心主要是在还原过程中产生的。镍的还原在提供了主要的金属催化功能的同时产生了大量的质子酸。钯的作用主要是促进镍的还原。我们发现Pd/NiSMM催化剂上的金属催化功能有余而酸性催化功能不足,因而设法增强其酸催化功能是改进该催化剂的方向。     

镍取代云母蒙脱石的催化性能表征

对镍取代合成云母蒙脱石(NiSMM)的孔结构和酸性质进行了表征,并和其它几种催化材料进行了对比。实验数据表明,正戊烷和正已烷在NiSMM中的晶内扩散系数比在稀土Y型分子筛(REY)中要大数倍;比在交联蒙脱土(CLS)中要小1～2个数量级。随着进入层状结构的镍含量的增加,NiSMM的表面酸量增加,其中强酸量的增加幅度大于弱酸量。NiSMM的强酸数量仅决于氢型丝光沸石(HM),而多于氢Y型分子筛(HY)和CLS。NiSMM既有来自三配位Al的Lewis酸,也有来自层间羟基的Bronsted酸。Ni含量增加时,Lewis酸量增加而Bronsted酸量下降。     

交联蒙脱土用于正辛烷异构化的研究

对交联蒙脱土不同载金属方法的产物进行了X射线衍射分析、比表面和金属分散度测定,以及活性评定。提出了一种适合于交联蒙脱土的新的载金属方法——预焙烧法。还研究了预焙烧温度和金属含量对催化剂的影响。结果表明,交联蒙脱土经350℃预焙烧2小时,再用交换法载上钯所得的催化剂,对正辛烷的临氢异构化具有较高的活性和选择性。