分子筛催化剂的发展及研究进展
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分子筛催化剂的研究首先,我们将介绍分子筛催化剂的基本原理。
分子筛是一种多孔结构的固体材料,具有规则的孔道结构和大的比表面积。
分子筛催化剂的活性位点通常集中于孔道内壁或孔道口,通过孔道结构可以控制催化反应的活性和选择性。
此外,分子筛催化剂还具有良好的热稳定性和化学稳定性,可以在高温或酸碱条件下进行反应。
其次,我们将讨论分子筛催化剂的制备方法。
目前,常见的分子筛催化剂制备方法包括水热法、离子交换法、溶胶-凝胶法等。
水热法是最常用的制备方法之一,通过在高温和高压条件下反应源材料和模板分子,可以得到具有规则孔道结构的分子筛。
离子交换法则是通过与离子交换树脂进行交换,将离子交换树脂转化为分子筛。
溶胶-凝胶法则是将溶胶中的成分通过凝胶的沉淀形成固态材料,再经过煅烧和孔道开放处理形成分子筛。
接下来,我们将探讨分子筛催化剂在石油加工中的应用研究。
石油加工是分子筛催化剂广泛应用的领域之一、分子筛催化剂可以用于石油加工中的催化裂化、异构化、芳构化等反应。
例如,分子筛催化剂可以将重质石油馏分转化为高辛烷值的汽油,提高石油产品的质量。
此外,分子筛催化剂还可以用于催化裂化废液的再生利用,减少废液的排放和资源浪费。
最后,我们将介绍分子筛催化剂在有机合成和环境保护中的研究进展。
在有机合成领域,分子筛催化剂可以用于合成有机化合物、催化氧化反应等。
分子筛催化剂具有高的活性和选择性,可以有效地催化有机反应。
在环境保护方面,分子筛催化剂可以用于处理废水和废气中的污染物。
例如,分子筛催化剂可以去除废气中的有害物质,并将其转化为无害物质。
综上所述,分子筛催化剂是一类重要的催化剂,在石油加工、有机合成和环境保护等领域具有广泛的应用前景。
为了进一步提高分子筛催化剂的性能,需要加强对其制备方法和催化机理的研究。
通过深入研究分子筛催化剂的性质和催化机理,可以为其在工业应用中的优化和改进提供参考。
负载Pt的分子筛催化剂研究进展近年来,负载Pt的分子筛催化剂在催化领域得到了广泛的应用。
它的制备方法和性能优势,使其成为众多领域中的佼佼者,例如氧化物还原、环氧化反应、烷烃加氢、烯烃选区加氢等。
1.制备方法负载Pt的分子筛催化剂的制备方法可以分为两大类:直接合成法和离子交换法。
直接合成法主要是将Pt物种直接负载于分子筛中,常见的Pt前驱体有PtCl6或Pt(NH3)4Cl2等。
这种方法分为一步法合成和两步法合成两种形式。
一步法合成通常需要在氯化钠存在的情况下进行,并以Wenelaux反应建立稳定的铂耦合。
两步法合成则将NH4-β沉淀与铂前体分别在一定温度下混合,然后进行密闭条件下的热处理。
离子交换法是当分子筛具有正电荷时,铂阳离子与分子筛的带电位点发生静电吸附,最终形成负载Pt的分子筛催化剂。
该方法制备的负载Pt的分子筛催化剂附载的颗粒大小均匀、分散度良好,具有高的活性和较高的稳定性。
根据不同的制备方法,可以制备出不同结构、形貌和尺寸的负载Pt的分子筛催化剂,以适应不同反应条件和反应要求。
2.性能优势负载Pt的分子筛催化剂具有许多优点。
首先,负载Pt的分子筛催化剂具有高的表面积和微孔体积,能够提高反应物与催化剂的接触效率,从而提高其活性和选择性。
其次,负载Pt的分子筛催化剂具有良好的热稳定性和化学稳定性,在高温、高压和化学腐蚀等极端条件下依然保持催化活性和选择性。
另外,负载Pt的分子筛催化剂还具有较高的抗毒化能力,即在催化反应过程中,它能够抵抗污染物的纳米颗粒。
3.应用领域负载Pt的分子筛催化剂在氧化物还原反应中的应用,是其最为重要的应用领域之一。
在该领域中,负载Pt的分子筛催化剂通常具有高的还原活性,能够快速催化还原反应中的某些废气,如CO、NOx和VOC等,以减少环境污染。
此外,负载Pt 的分子筛催化剂在环氧化反应中也具有重要的应用。
它能够将烯烃高效地转化为环氧化物,产物选择性高、收率也比较优秀。
分子筛催化反应技术的发展及应用分子筛催化反应技术指的是使用具有多孔性或介孔性的材料,通过反应物在孔道内扩散、吸附、反应、再脱附的循环过程,实现催化反应的一种技术。
这种技术可以提高反应速率和选择性,降低反应温度和能量消耗,广泛应用于石油化学、化工、制药等领域。
分子筛催化反应技术的发展可以追溯到20世纪初,当时的研究主要集中在天然分子筛(如沸石)的制备和性质研究上。
20世纪50年代中期,人们开始通过合成获得一些新型的分子筛,如分子筛X、Y等,这些分子筛具有更大的比表面积和更高的孔隙容积,为分子筛催化反应技术的应用奠定了基础。
随着合成技术的不断改进,现在已经可以制备出介孔分子筛和纳米分子筛等各种具有特殊结构和性能的分子筛。
这些新型分子筛使得分子筛催化反应技术在化工、石油和制药等领域中得到广泛应用。
分子筛催化反应技术的主要应用领域之一是石油化工。
在油品加工过程中,分子筛可以用于催化裂化、异构化和氢化反应等。
其中,催化裂化是将重质油分子分解成轻质油品和化学原料的重要手段。
分子筛作为催化剂,可以提高反应速率和选择性,降低反应温度和压力。
在化工领域,分子筛催化反应技术主要应用于氧化、氢化、烷基化和醇醚化等反应。
其中,氧化反应可以将低价化学物质转化成高价有机物或无机物,如将甲烷氧化成甲醛,乙烯氧化成丙烯醛等。
氢化反应可以将不饱和化合物转化成饱和化合物,如将苯乙烯氢化成乙苯。
烷基化反应可以将低碳化合物转化成高碳化合物,如将甲烷烷基化成乙烷。
醇醚化反应可以将醇和醚的分子重组成大分子化合物,如将甲醇和乙烯醚醚化成異丙醇。
在制药领域,分子筛催化反应技术主要应用于有机合成反应和药物制剂中的分离和纯化。
分子筛可以用于催化酯化、羟化和缩合等反应,在药物分离和纯化中,分子筛可以通过吸附和分子筛柱等方式实现药物分离和纯化。
与传统催化剂相比,分子筛具有孔径狭窄、内部表面积大、孔隙结构可控、选择性高等特点,而且可以通过控制孔径和孔隙结构实现对反应性质和转化率的调节。
分子筛催化剂研究进展分子筛催化剂是一类以分子筛为主要活性组分的催化剂,分子筛是一种具有均匀孔道和大比表面积的晶体材料,在催化反应中起到分子尺度筛分和表面活性中心提供的作用。
分子筛催化剂的研究进展主要包括应用领域扩展、催化性能优化和新型分子筛的合成。
首先,分子筛催化剂在应用领域上不断扩展。
最早应用于石油化工领域的分子筛催化剂如ZSM-5型分子筛,在汽油裂化和甲烷转化等反应中取得了成功。
随着人们对环境污染和能源危机的关注,分子筛催化剂逐渐应用于环境保护、新能源和精细化工等领域。
例如,分子筛催化剂在VOCs (挥发性有机污染物)的净化、重金属离子的去除以及甲醇合成等方面展现出了良好的应用潜力。
其次,研究人员通过改性和浸渍等方法对分子筛催化剂进行性能优化。
传统的分子筛催化剂通常存在孔道尺寸过小、酸性不足等问题,限制了其在一些催化反应中的应用。
为了解决这些问题,研究人员通过金属离子交换、酸性修饰和晶格挤压等方法对分子筛进行改性,提高了其催化活性和选择性。
此外,研究人员还通过浸渍等方法向分子筛催化剂中引入其他活性组分,如贵金属、过渡金属和纳米颗粒等,以进一步提高其催化性能。
最后,研究人员不断合成新型的分子筛催化剂。
分子筛的合成方法决定了其晶体结构和孔道结构,直接影响其催化性能。
以往的分子筛催化剂主要是通过水热合成方法制备,由于合成条件的限制,很难合成具有特殊孔结构和高晶体质量的分子筛。
为了克服这一问题,研究人员发展了一系列新型的分子筛合成方法,如溶剂热法、离子液体法和高压合成法等。
这些新合成方法为分子筛催化剂的开发提供了更多的可能性,并且可以调控催化剂的孔径、酸碱性和热稳定性等性能。
总之,分子筛催化剂的研究进展表明其在环境保护、新能源和精细化工等领域具有广阔的应用前景。
未来的研究重点将集中在催化性能的优化、新型分子筛的合成以及催化机理的深入研究上,以推动分子筛催化剂的进一步发展和应用。
分子筛型催化剂摘要:一、分子筛型催化剂的概述二、分子筛型催化剂的分类与特点三、分子筛型催化剂的应用领域四、分子筛型催化剂的研究与发展趋势五、我国在分子筛型催化剂领域的进展正文:分子筛型催化剂是一种具有多孔结构的催化剂,其内部孔道具有特定的分子筛选功能,可以实现对不同分子的大小、形状和性质进行筛选和转化。
由于其独特的性能,分子筛型催化剂在化学、石油、环保等领域具有广泛的应用。
一、分子筛型催化剂的概述分子筛型催化剂是由分子筛载体和活性组分组成的复合催化剂。
分子筛载体具有较高的比表面积和孔容,能提供大量的活性位点,从而提高催化剂的活性和选择性。
活性组分可以是金属、金属氧化物或有机化合物等,根据不同的反应需求进行选择。
二、分子筛型催化剂的分类与特点根据分子筛的骨架结构和活性组分的不同,分子筛型催化剂可分为以下几类:1.硅铝酸盐分子筛:具有良好的酸性、碱性和中性环境,广泛应用于石油化工、环保等领域。
2.金属有机骨架分子筛(MOFs):具有高比表面积、可调结构和化学功能团,具有很高的活性和选择性。
3.磷酸盐分子筛:具有良好的酸性、碱性和中性环境,可用于催化剂和吸附剂等。
4.分子筛膜:具有较高的分离效率和稳定性,可用于气体分离、水处理等领域。
三、分子筛型催化剂的应用领域1.石油化工:用于催化裂化、重整、加氢等过程。
2.环保:用于气体净化、废水处理等。
3.化学工业:用于合成氨、醇类合成、氧化还原等过程。
4.能源领域:用于燃料电池、电解水制氢等。
四、分子筛型催化剂的研究与发展趋势1.分子筛的设计与合成:通过计算机模拟等技术,预测和设计具有特定功能的分子筛。
2.活性组分的引入:研究不同活性组分对分子筛催化性能的影响,提高催化剂的活性和选择性。
3.分子筛催化剂的制备工艺:优化制备工艺,提高催化剂的稳定性和寿命。
4.分子筛催化剂的应用研究:探索分子筛催化剂在新能源、环境保护等领域的应用。
五、我国在分子筛型催化剂领域的进展我国在分子筛型催化剂领域取得了显著的成果,不仅在理论和实践方面取得了突破,而且已在石油化工、环保等领域得到广泛应用。
分子筛催化剂在炼油与石油化工中的应用进展1. 引言1.1 分子筛催化剂的定义分子筛催化剂是一种通过分子筛结构中的微孔对分子进行选择性吸附和催化反应的催化剂。
分子筛是一种具有规则孔道结构的晶体物质,其孔径可以根据需要进行调控,具有较高的比表面积和孔容量。
分子筛催化剂可以提高反应的选择性和效率,降低能耗和环境污染,被广泛应用于炼油和石油化工等领域。
分子筛催化剂在炼油与石油化工中发挥着重要作用,可以用于裂化、重整、脱氮脱硫、重整裂化和芳烃转化等反应过程。
通过优化分子筛的孔径和孔道结构,可以实现对不同分子的选择性催化转化,同时提高反应速率和产率。
分子筛催化剂的研究和应用具有重要意义,可以推动炼油与石油化工的高效、清洁和可持续发展。
1.2 炼油与石油化工的重要性炼油与石油化工是现代工业的支柱,对于国民经济发展具有重要的意义。
炼油是将原油中的各种成分在高温、高压下进行分馏、裂解、重组等处理,以提取出各种石油产品的工艺过程,主要产品包括汽油、柴油、液化气、石蜡等。
这些产品广泛应用于交通运输、工业生产、农业等各个领域,为社会提供了便利,推动了经济的发展。
石油化工是利用石油、煤炭、天然气等化石燃料及生物质资源为原料,经过加工、分离、裂化、重组等过程,生产有机化学产品的工业部门。
石油化工产品广泛应用于医药、农药、合成纤维、橡胶、塑料、合成树脂等领域,为人们的日常生活和各个行业提供了必要原料,促进了各行业的发展。
炼油与石油化工的发展水平直接影响着一个国家或地区的工业化程度和经济实力。
现代炼油与石油化工技术的不断创新和应用,不仅提高了能源利用效率,减少了对环境的污染,还促进了科技的进步和产业的发展。
炼油与石油化工的重要性不可忽视,对于推动经济增长和社会进步具有重要作用。
2. 正文2.1 分子筛催化剂在催化裂化中的应用催化裂化是炼油与石油化工中广泛应用的一种重要反应过程,而分子筛催化剂在催化裂化中发挥着重要作用。
分子筛催化剂通过其特殊的孔道结构和化学性质,能够有效地催化裂化反应,提高产品产率和质量。
分子筛催化剂在炼油与石油化工中的应用进展分子筛催化剂是一种在化学反应过程中起着关键作用的催化剂。
它具有微孔结构,能够选择性地吸附和催化分子,因此在炼油与石油化工中有着广泛的应用。
随着科技的不断进步和对能源利用效率的不断追求,分子筛催化剂在炼油与石油化工领域的应用也在不断取得进展。
炼油是将原油经过一系列的加工和分离过程,生产出各种石油产品的过程。
而分子筛催化剂在炼油中的应用主要集中在裂化、重整和加氢等过程中。
裂化是将较重质油通过催化剂的作用,裂解成较轻质的产品,比如汽油和液化气。
在这个过程中,分子筛催化剂能够选择性地裂解分子,并控制产品分布,提高汽油和液化气的产率。
它还能够减少不饱和烃和芳烃的产生,提高产品的质量。
重整是将较重的烃类分子经过催化剂的作用,重新排列成较轻质的、高辛烷值的产品,比如高辛烷值汽油。
分子筛催化剂在重整过程中能够提高反应选择性,减少副反应产物的生成,同时还能够延长催化剂的寿命,降低生产成本。
除了在炼油领域的应用外,分子筛催化剂在石油化工领域也有着广泛的应用。
比如在烃类分子的分离和提纯过程中,分子筛催化剂能够通过吸附和解吸的方式,实现对混合物的分离,提高产品的纯度和质量。
在化工合成反应中,分子筛催化剂能够作为载体,提高反应活性和选择性,同时还能够降低催化剂的用量和生产成本。
近年来,随着分子筛材料的不断研究和开发,一些新型的分子筛催化剂也相继问世,比如中孔分子筛、介孔分子筛等。
这些新型的分子筛催化剂具有更大的比表面积和孔容量,能够有效提高反应的速率和选择性,因此在炼油与石油化工中有着更广阔的应用前景。
随着绿色环保理念的不断提倡,对于分子筛催化剂的选择也更加注重其环境友好性。
一些无害的、可再生的催化剂也逐渐成为研究的热点。
比如一些金属氧化物、炭材料等,因其具有良好的催化性能和环保性,正在逐渐取代传统的分子筛催化剂成为新的研究方向。
分子筛催化剂在炼油与石油化工领域的应用正不断取得进展,对于提高产品质量、降低生产成本、促进能源可持续发展都起着重要作用。
新型分子筛催化剂的研究进展随着科学技术的不断进步和催化剂研究的发展,新型分子筛催化剂成为当前热门的研究领域之一、分子筛是一种具有特定孔径和结构的微孔材料,具有良好的催化活性和选择性,广泛应用于催化领域。
本文将介绍新型分子筛催化剂的研究进展。
首先,基于分子筛的合成方法不断改进。
传统的分子筛合成方法包括水热合成、气相合成和掺杂合成等,但这些方法在合成速度、晶体尺寸控制以及稳定性方面存在一定的限制。
近年来,研究人员提出了多种新型合成方法,如溶剂热法、微波辅助合成、离子液体模板合成等。
这些方法能够实现快速合成、细微尺寸调控和孔径修饰,从而获得更优异的催化性能。
其次,新型分子筛催化剂在催化反应中展现出更高的活性和选择性。
研究人员通过控制分子筛的晶体结构、形貌和孔隙结构,提高了分子筛的负载能力和催化活性。
例如,将金属离子负载到分子筛的活性位点上,能够提高催化剂对特定反应的催化活性。
同时,通过调控分子筛的孔道结构和孔径尺寸,可实现对反应物分子的选择性吸附和转化,提高产物选择性。
此外,新型分子筛催化剂在环境保护和能源转化领域具有广阔的应用前景。
分子筛可以通过表面修饰和功能化来实现对环境污染物的高效吸附和催化降解,有望用于有机废水处理和大气污染物净化。
同时,分子筛也可以用于催化领域的能源转化,如催化裂化、催化加氢和催化重整等。
这些领域对催化剂的活性和稳定性要求较高,而新型分子筛催化剂具有较高的特异性和选择性,能够满足这些需求。
最后,新型分子筛催化剂的开发离不开理论模拟和先进表征技术的支持。
理论模拟可以通过计算分子筛的结构和催化反应机理,为催化剂设计和性能优化提供指导。
先进表征技术如傅里叶变换红外光谱、X射线衍射和傅里叶变换核磁共振等,可以对分子筛催化剂的晶体结构、孔隙结构和催化活性进行详细分析,揭示分子筛催化剂的结构性能关系。
综上所述,新型分子筛催化剂的研究已取得了重要进展。
基于新型合成方法和先进的表征技术,研究人员能够合成具有优异性能的分子筛催化剂,并实现对催化反应的高效控制。
分子筛催化剂的研究与应用分子筛催化剂是当今化学领域中的一个重要的研究方向,它是指具有精细空间网络结构的固体材料,通过其特殊的空间结构和化学功能,可以在化学反应中起到催化作用。
分子筛催化剂广泛应用于石油加工、化学制品、环境保护等领域,是一个非常有前途的研究领域。
一、分子筛催化剂的基本原理分子筛催化剂的催化原理基于它特殊的孔道结构,孔道尺寸与特定反应分子的尺寸相匹配。
当反应分子通过孔道时,会与分子筛中的活性位点发生相互作用,实现催化反应。
因此,作为催化剂,分子筛材料的最重要的性质是大孔度和优秀的比表面积,以及催化位置和反应选择性。
二、分子筛材料的制备分子筛材料的制备需要引入模板分子,它尺寸与孔道相一致,可以帮助形成分子筛结构。
通常使用有机碱或某些有机分子作为模板剂。
分子筛材料的制备方法一般分为两大类:溶胶-凝胶法和晶种法。
其中,溶胶-凝胶法是将硅酸酯、铝酸酯等合成原料与模板分子在水和乙醇中混合,在高温条件下转化为固态材料。
而晶种法则是将已经合成好的分子筛加入合成反应体系中,主要应用于制备特定形式的分子筛。
三、分子筛催化剂的应用与研究分子筛催化剂广泛应用于石油加工、化学制品、环境保护等领域。
在石油化工生产中,分子筛催化剂被广泛用于汽油和柴油加氢、裂化和异构化等过程中;在化学制品生产中,分子筛催化剂被用于合成各种有机分子,如医药、染料和催化剂等;在环境保护方面,分子筛催化剂也有广泛的应用。
例如,NOx催化还原、VOC催化氧化等领域。
在研究方面,分子筛材料不仅被广泛应用于催化反应,而且还成为研究具有新型性质和应用的材料的热点之一。
例如,有人研究了纳米分子筛材料和分子筛/金属有机骨架材料,具有较高的比表面积和催化活性,可以用于制备更高效的催化剂。
另外,还有一些关于分子筛催化剂的新型材料的研究。
研究人员使用不同的合成方法制备了具有不同空间结构、孔径和成分的新型分子筛材料,带来了更多的研究方向。
总之,分子筛催化剂作为一种高效而广泛应用于各种反应的催化剂,在化学领域中发挥着重要的作用。
分子筛催化剂的发展及研究进展摘要:分子筛是一种具有特定空间结构的新型催化剂,具有活性高、选择性好、稳定性和抗毒能力强等优点,因此,近几十年来它作为一种化工新材料发展的很快,应用也日益广泛。
特别是在石油的炼制和石油化工方面作为工业催化剂发挥了很重要的作用。
本文介绍了几种常见的分子筛及应用前景,并对分子筛的性能做了详尽的概述[1]。
关键词:分子筛;催化剂;应用;性能Development and research of the molecular sieve catalystAbstract:Zeolite is a new catalyst with specific spatial structure, with high activity, good selectivity, advantages, stability and antitoxic ability etc. Therefore, in recent decades, as a kind of new material chemical development soon, have been widely applied in. Especially as industrial catalysts in refining and petrochemical petroleum plays a very important role. This paper introduces the composition and application of molecular sieve, and the properties of molecular sieves as described in detail.Key words:Molecular sieve;catalyst;application;performance1.分子筛的发展现状所谓分子筛催化剂,就是将气体或液体混合物分子按照不同的分子特性彼此分离开的一类物质,实际上是一些具有实际工业价值且具有分子筛作用的沸石分子筛,构成沸石分子筛基本结构特征主要是硅氧四面体和铝氧四面体,这些四面体交错排列形成空间网状结构,存在大量空穴,在这些空穴内分布着可移动的水分和阳离子。
基本组成物质为:Na2O、Al2O3、SiO2。
上世纪50年代末发现小分子的催化反应可以在分子筛的孔道中进行,才使得这种材料得以迅速的发展。
美国的多家公司,具有代表的是Linder公司、Exxon公司、联合碳化公司(UCC )模拟天然沸石的类型与生成条件,开发了一系列低硅铝和中硅铝的人工合成沸石。
上世纪60年代左右,上海试剂五厂开展沸石分子筛的研制开发工作,合成出A型、X型、Y型沸石分子筛。
上世纪80年代,金陵石化有限公司炼油厂首次工业化生产ZSM-5沸石分子筛。
已有南开大学、北京石科院、兰化炼油厂等单位纷纷开展ZSM -5沸石分子筛的开发生产,并将其广泛应用催化裂解、辛烷值助剂、柴油、润滑油降凝、芳烃烷基化、异构化及精细化工等领域。
近几年来市场对各类分子筛催化剂的需求不断增加,国内合成分子筛的规模也在不断扩大。
中科院大连物化所自上世纪80年代以来开展沸石分子筛的合成及改性研究工作,开发出二甲醚裂解制低碳烯烃催化剂。
已完成中试放大实验,据称,该研究所采用改性SAPO-34分子筛催化剂可使二甲醚单程转化率大于97%,低碳烯烃选择性达90%。
1988年首次合成了具有十八环的VPI-5分子筛,孔径达1.3nm,实现了大孔分子筛的合成。
上海骜芊科贸发展有限公司生产经营ZSM-5高硅沸石分子筛结晶粉体、疏水晶态ZSM-5吸附剂等系列分子筛。
南开大学催化剂厂主要生产了NFK-5分子筛(直接法合成ZSM-5分子筛)、Beta分子筛、Y型分子筛以及以其为载体的获得国家级发明奖的各类催化剂。
2.分子筛的性能一切固体物质的表面都有吸附作用,只有多孔物质或表面积很大的物质,才有明显的吸附效应,才是良好的吸附剂。
常用的固体吸附剂活性炭、硅胶,活性氧化铝和分子筛等都有很大的表面积。
其中沸石分子筛在吸附分离方面有十分重要的地位,它除了有很高的吸附量外,还有独特的选择性吸附性能。
这是由于它具有规整的微孔结构,这些均匀排列的孔道和尺寸固定的孔径,决定了能进入沸石分子筛内部的分子的大小。
2.1选择性吸附⑴分子筛的孔径结构决定了,只有那些直径比较小的分子才能通过沸石孔道而被分子筛吸附,而构型庞大的分子由于不能进入沸石孔穴而不能被分子筛吸附。
⑵分子筛阳离子和带负电荷的硅铝骨架本身就是一种极性物质,因此分子筛可以根据分子的极性,不饱和度及极化率进行吸附。
对于非极性分子,随着极化率的增大,分子筛的吸附量增大。
而硅胶和活性炭对不饱和分子没有选择性吸附作用。
2.2分子筛的高效吸附性能沸石分子筛对H2O、NH3、等极性分子有很高的亲和力,,在低蒸汽压下,分子筛有显著的吸附能力。
分子筛是唯一可用的高温吸附剂,在高于200摄氏度的高温下,分子筛仍具有一定的吸附能力,而此时活性氧化铝和硅胶已无任何的吸附活性。
2.3分子筛的离子交换性能分子筛在人工合成时,通常为钠型。
但是钠型的分子筛催化性能不太好,为了改善催化性能,采用离子交换法,用其他阳离子代替钠离子。
通过这种离子交换,大大改变了分子筛的性能,并使分子筛成为应用广泛的催化剂。
分子筛的阳离子交换一般在水溶液中进行。
2.4分子筛的催化性能分子筛具有均匀的孔径结构,很大的表面积,且表面极性很高,分子筛骨架结构的稳定性也很高。
这些结构性质,使分子筛不仅成为优良的催化剂和载体。
在沸石分子筛结构内部进行催化反应,始于20世纪50年代后期Mobil公司的实验室。
该发现标志着分子筛研究的开端。
由于分子筛结构中有均匀的小内孔,催化剂反应的选择性取决于分子与孔径的大小,这种选择性成为择性催化选择性。
3.几种常见的分子筛催化剂3.1 ZSM-5分子筛催化剂ZSM-5分子筛[2]具有独特的孔道结构和孔径尺寸、稳定的骨架和大范围的可调硅铝比,有较优异的催化性能。
它也是MFI结构的分子筛(硅铝比≥20),骨架结构由五元环组成,具有耐热性、耐酸性、疏水性和较高的水热稳定性,孔道交叉,孔径在0.52~0.56nm之间,催化反应性能优异。
ZSM-5型分子筛[3]催化剂可用于烷烃的芳构化、异构化、催化氧化、裂化及脱硫反应。
近年来,主要利用其酸碱特性进行甲醇转化为烃类和低碳烷烃脱氢反应。
张玲玲等考察了纳米与非纳米分子筛在甲苯烷基化二甲苯异构化反应的催化性能,结果表明:纳米催化剂表面存在更多的酸量,使得催化裂化活性与氢转移活性相对较高。
陆璐等采用固相水热合成法[4],以有机硅烷作为添加剂,直接合成了多级孔ZSM -5分子筛,并进行了苯、甲醇烷基化反应测试,结果表明:多级孔ZSM-5分子筛上苯的转化率提高了约8% ,甲苯及二甲苯的选择性提高了约3%,收率提高了近9%。
许烽等人研究了ZSM-5分子筛的粒径可控合成及其在甲醇转化中的催化作用,发现小粒径分子筛有利于生成轻质烃类(C1~C4),而大粒径分子筛对C5以上烷烃和芳烃的选择性高。
韩伟等考察了低温合成HZSM-5分子筛[5]上甲醇制丙烯反应性能,结果表明:低温合成的分子筛晶粒较小,表面粗糙且存在微晶晶粒,比表面积孔容较大,丙烯选择性较高.熊强等采用水热晶化法[6]合成钒原子改性的VZSM-5分子筛,结果表明,钒进入分子筛骨架后,使分子筛的总酸量和强酸量降低,B酸量减少,L酸量增多;HVZSM-5分子筛的脱硫效果优于HZSM-5,脱硫率提高了11%,焦炭产率下降了0.22%,液体收率升高了2%。
汪红等人采用原位水热合成技术,以堇青石陶瓷为载体,合成了ZSM-5/堇青石催化剂,并考察了NO低温氧化的催化反应性能,结果表明:ZSM-5分子筛/堇青石催化剂具有较好的抗水汽能力。
尚会建等人利用离子交换法[10]改性HZSMV-5分子筛,结果表明:HZSM-5分子筛,结果表明:HZSM-5分子筛经KCl、NiO和ZnO改性,表面形成许多小晶粒,KCl-NiO-ZSM-5催化剂催化性能较好,哌嗪的选择性最高。
3.2 SAPO-11分子筛催化剂SAPO-1分子筛催化剂属于中孔分子筛,具有二维的非交叉的十元环椭圆型孔,孔径0.39nm×0.64nm,物化性能类似于硅铝沸石,而且还具有某些磷酸盐分子筛的特性。
SAPO-11分子筛因其合成条件的不同表现出不同的酸强度,因此呈现出独特的催化性能。
目前已应用于裂化,加氢裂化,芳烃和异构烷烃的烷基化,二甲苯异构化,聚合,加氢,脱氢,烷基转移,脱烷基以及水和反应等多种石油炼制与石油化工过程中,为了提高催化剂的催化性能,有人对SAPO -11分子筛[7]进行了改性,可以对SAPO -11分子筛进行负载改性和掺杂改性。
用贵金属进行改性,改性之后的分子筛催化剂多用于长链烷烃支链化反应,润滑油降凝以及加氢裂化尾由异构脱蜡等方面。
在分子式中掺入金属离子后,进入分子筛骨架后的金属离子会对分子筛的酸性,氧化还原特性,结晶度及孔结构等产生影响。
3.3 AlPO4分子筛催化剂磷酸铝分子筛骨架是由铝氧四面体、磷氧四面体,呈电中性。
其中,Al3+和P5+可被不同价态的金属元素/非金属元素取代,形成具有不同结构和性能的杂原子MeAPO−n 分子筛催化剂。
王宇飞等利用溶胶凝胶法制备了AlPO4分子筛,并进行了乙醛丙二醇反应测试,结果表明:n(P)/n(Al)=1.0 ,焙烧温度为400℃,分子筛具有最大的弱酸酸度,缩醛化反应活性最高。
王喜涛等人利用溶胶凝胶法[8]制备了MoVBiO/AlPO4催化剂,并考察了异丁烷制备异丁烯醛的催化反应性能,结果表明:随着Bi/V摩尔比的增大,异丁烯醛的选择性从14.2%上升到45.1%。
刘刚等利用柠檬酸法合成路线制备了介孔AlPO4材料,并进行了邻苯二酚O−单醚化合成愈创木酚的反应性能测试,催化效果良好;并利用磷酸铝作为硬模板合成介孔碳材料宁静等利用有机−无机超分子自组装法,合成了介孔磷酸铝材料,并应用到环烯烃氧化反应测试中,表现出较高的催化活性。
此外,磷酸铝分子筛还广泛用于裂解反应、脱氢反应、水合反应、酯化反应等方面。
3.4 SBA−15分子筛催化剂1988年,zhao等人以三嵌段共聚物PEO20PPO70PEO20ZUO作为模板剂,在强酸性水热合成的条件下,制得高度有序二维六方相的SBA−15分子筛,介孔尺寸在4.6~30nm范围内,氧化硅孔壁厚度可在3.1~6.0nm范围内,比表面积在500~1000m2/g之间。
董贝贝等详细介绍了SBA−15分子筛的合成、机理及其结构的调整。
许思维等制备Fe改性的SBA−15分子筛吸附剂,对砷溶液的吸附性能研究表明,温度为500℃时,Fe含量为8%的SBA−15分子筛,砷吸附效果最好,性能最优良王放等制备了短孔道Zr−Ce/SBA−15负载的Pd催化剂,并用于甲苯氧化反应测试,效果良好。