小晶粒SAPO-34分子筛的合成Ⅰ.化学合成法

采用HF-三乙胺复合模板剂法或TEAOH—Morpholine(四乙基氢氧化铵-吗啉)双模板剂法均可得到小晶粒的SAPO-34分子筛，但通过调节TEAOH的用量，由TEAOH—Morpholine双模板剂法得到的SAPO-34分子筛的晶粒最小。MTO(甲醇制低碳烯烃工艺)反应的结果表明，小晶粒分子筛有利于得到较高的单程乙烯 丙烯得率。     

小晶粒SAPO-34分子筛的合成 I.化学合成法

采用HF-三乙胺复合模板剂法或TEAOH-Morpholine(四乙基氢氧化铵-吗啉)双模板剂法均可得到小晶粒的SAPO-34分子筛,但通过调节TEAOH的用量,由TEAOH-Morpholine双模板剂法得到的SAPO-34分子筛的晶粒最小。MTO(甲醇制低碳烯烃工艺)反应的结果表明,小晶粒分子筛有利于得到较高的单程乙烯+丙烯得率。     

SAPO-34分子筛的合成及其对甲醇制低碳烯烃反应的催化性能

制备具有适宜酸性能和最佳物理性质的催化剂是甲醇制低碳烯烃(MTO)工艺的关键。采用水热晶化法,考察了不同模板剂、模板剂用量、pH、晶化时间和温度等因素对SAPO-34分子筛制备的影响,并采用XRD、SEM、BET和NH3-TPD等方法进行表征,从而考察分子筛结构、表面酸性等性质对分子筛催化剂在MTO反应中的催化性能的影响。结果表明:四乙基氢氧化铵(TEAOH)为合成SAPO-34的最佳模板剂,与二乙胺相比,TEAOH制得的SAPO-34比表面积大(400 m2/g),呈立方晶形,颗粒尺寸较小且分布均匀,具有比例适宜的强、弱酸中心;而以二乙胺为模板剂合成的SAPO-34具有较多的强酸中心,酸性较强。采用TEAOH为模板剂,当n(TEAOH)∶n(Al2O3)为2.02~1.35时,减少模板剂用量,合成产物仍为SAPO-34,相对结晶度减小;当n(TEAOH)∶n(Al2O3)为1.35~1.01时,减少模板剂用量会导致SAPO-5与SAPO-34共生。直接、快速的升温过程不利于晶粒的成长;先升温至90~150℃并维持这一温度,待过渡相态稳定后再继续升温至170~250℃晶化,有利于得到更高结晶度的SAPO-34晶体,此时SAPO-34分子筛在MTO反应中显示了最优的催化性能,甲醇转化率100%,对低碳烯烃的选择性为83.40%,活性时间为220 min。     

氮化改性的SAPO-34分子筛的MTO性能研究

为了提高SAPO-34分子筛的低碳烯烃选择性級抗结焦性能,以三乙胺为模板剂,在正磷酸-拟薄水铝石-氢氟酸体系中合成了小粒径SAPO-34分子筛;以氨为氮源,采用高温氮化法对分子筛进行了改性。以XRD、NH3-TPD、BET等手段对分子筛样品进行了表征;在固定床反应器上测定了SAPO-34分子筛对MTO反应的催化性能。结果表明,添加氢氟酸有利于提高SAPO-34分子筛的结晶度,并且得到小而均匀的分子筛,其比表面积、孔体积分别由318m2/g、0.187 cm3/g增大到456 m2/g、0.294 cm3/g;经氮化改性后SAPO-34分子筛表面的酸强度及酸量减小,从而使其催化性能得到改善,烯烃选择性提高(乙烯+丙烯总选择性由70.91%提高到85.55%),尤其是乙烯选择性提高(乙烯/丙烯由1.58提高到1.87),催化剂的抗积碳性能提高(>6.5h),催化剂寿命也延长(>6.5h)。     

高选择性SAPO-34分子筛的合成及催化性能

以磷酸铝为铝源和磷源用水热合成法制备了具有CHA骨架结构的SAPO-34分子筛,采用XRD、BET、NH₃-TPD和SEM等手段对分子筛进行了表征。以甲醇裂解制取低碳烯烃(MTO)为模型反应,采用固定床反应装置,对制备的分子筛进行了催化性能评价。结果表明,合成的分子筛具有SAPO-34结构,酸性较强,在MTO反应中几乎只有乙烯生成,对乙烯的选择性达到90%以上,再生性能(热稳定性)较好,与按照传统方法合成的SAPO-34分子筛相比,催化性能更好。     

以三乙胺为模板剂合成SAPO-34磷酸铝分子筛

采用水热合成法,以三乙胺为模板剂合成出SAPO-34磷酸铝分子筛,产物通过XRD和SEM进行了结构表征。结果表明：制备所得SAPO-34为结晶良好的立方晶型,粒径在3～10μm。     

超声对SAPO-34分子筛合成的影响

为提高SAPO-34分子筛的催化性能,对SAPO-34分子筛晶化原液进行超声辐照处理,研究了超声辐照对SAPO-34分子筛合成的影响.采用XRD、SEM、FT-IR和DTG等表征手段对分子筛样品进行了表征.超声作用后晶体的晶化速率和结晶度有所提高,合成的SAPO-34分子筛样品更纯净,分子筛的晶粒大小分布更均匀,平均粒径明显降低.而且超声处理后分子筛的热稳定性更好.甲醇制烯烃催化反应结果表明,超声处理后合成的SAPO-34分子筛对烯烃的选择性有所提高.     

金属改性SAPO-34分子筛结构及其催化乙醇制乙烯性能

为了提高SAPO-34在乙醇制乙烯反应中表现出的催化性能,采用Cr/Ni/Co金属元素通过浸渍沉淀法对SAPO-34型分子筛进行修饰改性,采用BET、NH_3-TPD、XRD、TG和SEM对催化剂进行结构表征。结果表明,制备的Me_xO_y/SAPO-34(Me=Cr,Ni,Co,简称Me/SAPO-34)分子筛,其中渗入的金属原子以氧化物(Me_xO_y)的形态负载于SAPO-34分子筛表面,与SAPO-34相比,Me/SAPO-34具有相同的CHA拓扑骨架结构,掺杂金属氧化物能调控SAPO-34的孔道结构和酸度,表现出高的催化性能和抗积碳能力,相应的催化性能为Cr-Co/SAPO-34〉Cr-Ni/SAPO-34〉SAPO-34。反应温度400℃,重时空速(WHSV)3.5 h~(-1),Cr-Co/SAPO-34能使乙醇单程转化率达到98.3%,乙烯选择性98.1%,随着反应时间的增加,催化剂仍能保持高的催化性能。     

原位漫反射红外光谱考察SAPO-34分子筛骨架

原位漫反射红外光谱是一新的原位表征技术 ,该方法用于表征磷酸硅铝分子筛SAPO_34的骨架 .结果表明 :SAPO_34在高温时骨架有一定程度的“变形” ,这种“变形”是可逆的 ,在温度降至室温时又恢复正常 ,并且SAPO_34有很高的湿热稳定性 .同时探讨了表征中的方法问题 .     

硅烷聚合物修饰对SAPO-34分子筛膜的分离性能的影响

采用化学液相沉积（ CLD）技术将含有咪唑官能团的硅烷聚合物沉积在SAPO-34分子筛膜表面,修饰膜的缺陷以提高其气体渗透选择性.通过傅里叶红外（ FT-IR）、X-射线衍射（ XRD）和场发射扫描电子显微镜（ FE-SEM）等表征手段证明了硅烷聚合物以 Si—O—Si 共价键形式成功地接枝在膜表面.在298 K、0.1 MPa压力差的测试条件下,修饰后SAPO-34分子筛膜的CO2/CH4理想分离选择性由12提高到76,提高了5倍,CO2的渗透速率由7.22×10-7mol/（m2·s·Pa）降低至4.13×10-7 mol/（m2·s· Pa）,降低了42.8;.考察了温度和压力差对SAPO-34分子筛膜的CO2和CH4渗透速率的影响.     

SAPO-34和纳米ZSM-5分子筛在甲醇转化制烯烃中的催化性能研究

合成了具有CHA结构的SAPO-34和具有MFI结构的纳米ZSM-5分子筛,采用XRD,BET,NH3-TPD,SEM等手段进行了表征,并考察了其在甲醇转化制烯烃(MTO)反应中的催化性能.结果表明:在MTO催化反应中,SAPO-34分子筛表现出很高乙烯和丙烯的选择性,而纳米ZSM-5对丙烯具有较高的选择性.同时,小晶粒纳米ZSM-5具有较长的催化荆寿命,因此具有潜在的工业化应用前景.     

Ti-MCM-41制备及其催化性能

在低温强酸条件下制备了Ti掺杂的介孔材料Ti-MCM-41。经SEM，XRD，IR表征，该材料具有规则的晶体结构。同时研究了Ti-MCM-41在液相中氧化苯胺的催化行为，讨论了催化剂及反应条件对反应的影响。结果表明，在Ti-MCM-41作为催化剂时，双氧水和叔丁基过氧化氢可将苯胺氧 氧化偶氮苯和偶氮苯。     

MCM-49分子筛的合成及催化性能

以六亚甲基亚胺（HMI）为模板剂, 采用水热合成法合成了MCM-49分子筛, 考察 了静态合成条件对合成的影响. 用XRD, IR和NH₃-TPD等测试手段对合成产品的 物相和酸性进行分 析和表征, 结果表明： n(H₂O)∶n(SiO₂)＝35～40, n(HMI)∶n( SiO₂)＝0.5和n(SiO₂)∶n(Al₂O₃ )=20～35, 晶化72　h可以稳定合成出MCM-49分子筛, 合成的样品在1-丁烯骨架异构 化反应中表现出良好的催化性能.     

硬模板法制备微孔-介孔复合SAPO-11分子筛及其长链烷烃异构化反应

以常规SAPO-11分子筛水热合成方法为基础,在分子筛晶化过程中加入一定量的炭黑颗粒作为硬模板构造介孔结构,得到具有微孔-介孔复合结构的SAPO-11分子筛。考察不同碳模板含量对所得分子筛中介孔容量和表面酸性质的影响,并利用N2吸脱附测试、X-射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)和吡啶吸附红外光谱(Py-FTIR)对所得分子筛的晶体结构、孔结构和酸类型进行分析。以正十二烷作为模型化合物,对负载0.5%Pt的SAPO-11分子筛的异构化反应催化性能进行评价。结果表明:随着碳模板加入量的增加,分子筛介孔容量先增加后降低,在10%时达到最大;适量碳模板的加入并没有影响分子筛的晶体结构;分子筛中有明显介孔结构产生;异构化反应结果显示催化剂活性与分子筛介孔容量以及表面酸类型相关:一方面,介孔孔容增大可以降低传质阻力,暴露更多孔口活性位,从而提高异构化催化活性;另一方面,提高分子筛孔道内B酸和L酸比值,有利于提高异构化反应的异构化选择性;随着反应温度升高转化率升高,但选择性明显下降。     

SAPO-34/堇青石整体式催化剂的制备及其催化甲醇制烯烃性能

采用气相转移法(Q)、原位合成法(Y)和涂覆法(Z),制备出了3个系列的不同SAPO-34含量的SAPO-34/堇青石整体式催化剂。采用XRD和N₂吸脱附等分析测试技术表征了催化剂的结构,在固定床反应器上评价了整体式催化剂的甲醇制烯烃反应性能。结果表明：3个系列的SAPO-34/堇青石整体式催化剂堇青石表面SAPO-34分子筛的基本骨架没有发生大的改变,气相转移法制备的催化剂具有相对较大的比表面积,原位合成法制备的催化剂具有相对稍大的孔径。在催化剂的SAPO-34含量相近的情况下,气相转移法制备的催化剂具有最好的催化性能;以(Q)19.7%SAPO-34/堇青石整体式催化剂为例,在反应温度380~420℃、空速520~810mL/(g·h)的条件下有利于低碳烯烃的生成。在400℃和670mL/(g·h)的反应条件下,低碳烯烃的选择性最高,乙烯和丙烯的选择性分别可达到40.91%和32.80%,乙烯和丙烯的总选择性能达到73.71%。