多级孔道沸石的合成及其催化性能的研究

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沸石分子筛是一类高度结晶化的硅铝酸盐或磷铝酸盐固体微孔材料,对于客体分子具有优越的择形选择性。沸石分子筛已广泛应用于催化、吸附分离以及离子交换等领域。随着石油重质化日趋严重,传统的微孔沸石已经无法更好的适用于这类大分子反应,亟需解决微孔沸石上的传质受限问题。可是之前的制备方法比较复杂,并且耗费较高的经济成本。因此,本论文探索了溶剂挥发自组装合成多级孔道沸石ZSM-11的方法,发展了多级孔道分子筛的合成方法,并初步探索了其形成机制和催化性能。  本论文从高过饱和度的干凝胶体系中ZSM-11分子筛的形成机制人手,采用了XRD和SEM手段对其晶化机制进行了跟踪研究,发现在高过饱合度的合成条件下,晶化过程主要遵循非经典晶体的生长的取向连接机制。基于这一机制,通过溶剂挥发自组装法在合成中加入有机硅烷十六烷基三甲氧基硅烷(HTS)后,可以制得多级孔道沸石ZSM-11分子筛。论文采用XRD、N2吸附、SEM、TEM、NH3-TPD、Py-IR以及Coll-IR等多种表征方法对其结构和酸位可接近性等进行了详尽的表征和分析,并通过三异丙苯裂解反应对其催化性能进行了初步的评价。结果显示,多级孔道沸石ZSM-11具有更高的酸位可接近性和更优越的催化活性。  论文还进一步探索了EU-1沸石在干胶体系中的生长机制,并基于此设计了多级孔道EU-1分子筛的合成方法。随后制备并研究了多级孔道沸石ZSM-5/ZSM-11在甲苯乙烯烷基化反应上的催化性能。最后探讨了利用两步结晶法合成多级孔道沸石ZSM-5分子筛的方法,就其可行性进行了初步探索和分析。  总结全文,非经典晶化机制主导多级孔道沸石ZSM-11分子筛的合成,制备的多级孔道沸石ZSM-11具有小的原始颗和较高的孔道连通性,对传质过程极其重要。酸位可接近性测试和三异丙苯裂解催化性能评价揭示引入的介孔对催化性能至关重要。为了探究非经典晶化机制的普适性,设计合成多级孔道沸石EU-1和ZSM-5分子筛。
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