微孔分子筛催化剂的制备与应用

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1、2银川能源学院工业催化题目：微孔分子筛催化剂的制备及应用学生姓名席坤学号1310140108指导教师王伟院系石油化工学院专业班级能源化工1302班微孔分子筛催化剂的制备及应用（银川能源学院能源化工1302班1310140108席坤）摘要：微孔分子筛具有表面积大、水热稳定性高、微孔丰富均一、表面性质可调等性能,被广泛地用作催化剂。分子筛作为催化剂常应用在石油化工、有机中间体的合成和物质的分离中。本文主要是简述了一下微孔分子筛催化剂及对微孔分子筛的改进方法和分子筛催化剂在不同反应中的应用。关键词：催化剂；微孔；分子筛；应用一、引言分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化

2、合物，具有均匀的微孔结构，这些孔穴能把比其直径小的分子吸附到孔腔的内部，并对极性分子和饱和分子具有优先吸附能力，因而能把极性程度不同，饱和程度不同，分子大小不同及沸点不同的分子分离开来，即具有“筛”分子的作用，故称分子筛。根据形成的孔径的大小，国际纯粹与应用化学协会（IUPAC）定义：微孔（小于2nm），介孔（2～50nm），大孔（大于50nm）三类。自1756年，瑞典科学家A.F.Cronstedt在研究矿物时发现了最早的天然沸石分子筛到现在通过各种方法合成的新型分子筛，人们已经从结构，性质，作用原理等各个方面全面认识了分子筛。根据不同的需要合成具有不同功能的

3、分子筛材料，不同种多性能的分子筛被越来越多的人研究[1]。因此分子筛也不再局限于由硅氧四面体和铝氧四面体组成的阴离子骨架硅铝酸盐体系,而是泛指一类具有规则孔结构的结晶无机固体。这些具有新型组成和结构的分子筛进一步扩大了微孔分子筛的应用和发展空间。分子筛作为催化剂特别具有活性高，选择性好，稳定性和抗毒能力强等优点。近年来，它作为一种化工新材料发展得很快，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[2]。二、微孔分子筛的合成方法[3]传统的微孔分子筛合成方法有：水热体系合成法，非水体系合成法，蒸汽相体系合成法，干粉体系合成法，微

4、波法，高温焙烧法，向导剂法等等。1、水热体系合成法又称水热晶化法，是将硅源、铝源、碱(有机碱和无机碱)和水按一定比例合，放入反应釜中，在一定温度下晶化而制备沸石晶体。通常低硅铝比沸石是在低温水热体系中合成的，而高硅铝比的沸石于高温水热体系中合成。2、非水体系合成法非水体系合成法于本世纪八十年代初期由Bibbq和Dale[19]开创。它不以水为溶剂，而代之以有机物作为溶剂进行沸石的合成。开辟了一条沸石合成的新途径，并为沸石的固相转变机理提供了有力的佐证。3、蒸汽相体系合成法蒸汽相体系合成法区别于水热体系合成法和非水体系合成法，蒸汽相体系合成法是将硅源铝源和无机碱置

5、于溶剂和有机模板剂的蒸汽相中进行沸石合成，从而开辟了一种新的合成方法，降低了合成中有机胺的用量，减少了环境污染，提高了合成的效率。4、干粉体系合成法干粉体系合成方法是近年来提出的一种新的合成沸石的方法。其特点是反应物料为干粉状，模板剂以吸附态形式作用于合成体系，且在整个晶化过程中无液体出现。这种方法也很好的解释了固相的催化机理。5、微波法自从微波技术在化学合成领域得以广泛应用。近年来，微波合成技术被拓展到分子筛的合成中。从而开辟了分子筛合成的新路线。利用微波法，制备出了Y型沸石和ZSM-5分子筛。6、高温焙烧法将反应混合物直接在高温焙烧的条件下得到AlPO4-5

6、分子筛产物。这种新的合成途径具有设备简单(不必用高压反应釜)，生产周期短和单位产量高等优点。7、导向剂法β沸石在合成体系中必须加入大量价格昂贵的有机模板剂TEAOH，致使合成成本较高。采用导向剂法合成β沸石只需加入少量β沸石导向剂（不必再加入有机模板剂）就可合成出β沸石，并且可以合成出低硅铝比的沸石分子筛，这大大减少了合成体系中有机模板剂用量，降低了合成成本，减少了对环境的污染。8、其他的合成方法还有：凝胶法，双硅源法，纯固体配料合成法。三、微孔分子筛催化剂的改进及微-介孔复合分子筛的合成目前通过对微孔分子筛改进或是把介孔分子筛与微孔分子筛复合使用得到了性能更好

7、的复合分子筛，这种材料预期在大分子的吸附和催化方面具有广阔的应用前景。1、首先是在微孔中制造介孔以达到改变孔径的目的，根据方法的不同可以通过脱铝法，脱硅法和热处理法[4]。1、1脱铝法此种方法是采用脱铝剂与分子筛骨架的Al络合使其进入溶液，骨架脱铝后形成大量的羟基空穴在高温失水后形成了介空结构。另外也可以用水热法脱铝，过程是用铵交换分子筛中的钠为分子筛结构稳定化水热条件。一般情况是脱铝试剂盒水热脱铝联合使用，以达到形成稳定改性的分子筛结构。如：Cooper等[5]采用可溶性铝盐溶液交换与水热处理相结合脱铝制备晶胞常数小于2.414nm的Y沸石,发现铝离子的交换量

8、越多,分子筛的晶胞越容易