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本文主要研究了两亲性酸性沸石分子筛的研制及其在环己烯水合和乙酸异戊酯水解的相界面催化反应中的应用。我们主要以三甲基氯硅烷为硅烷试剂,通过水和甲苯液相搅拌的方法制备了不同硅铝比的两亲性HZSM-5、Hβ和HY沸石,也尝试了通过化学气相沉积途径研制两亲性沸石,并采用XRD、FT-IR、吸水量的测定、酸滴定、低温N<,2>吸附、TG-DTA、TG-MS和TPDE-FID等手段对研制出两亲性沸石进行了表征。同时我们也针对不同的两亲性酸性沸石,考察了其在环己烯水合和乙酸异戊酯水解相界面反应中的催化性能,研究了反应时间、催化剂用量、相界面面积、沸石类型及Si/Al等因素对相界面催化反应的影响,并对较高温度下反应催化剂活性降低原因进行了初步分析。
本文取得的主要进展如下:
1.通过甲苯液相搅拌,控制不同的水、TMS添加量,能够制备出不同硅铝比两亲性HZSM-5、Hβ、HY沸石催化剂。在环己烯-水和水CCl<,4>的两相体系中,该催化剂均能分布于两相界面处。
2.TMS在这三种沸石上分布有所不同。对于HZSM-5沸石仅在外表面修饰,不会明显影响沸石孔道内的性能;对于H β沸石则有少量TMS进入孔道;而对于HY沸石则导致了沸石结构的部分坍塌。
3.制备的两亲性酸性沸石均表现出优于母体沸石的环己烯水合及乙酸异戊酯水解相界面催化性能。当改性沸石催化剂在相界面铺展成单层分布时,可表现出最高的催化效率。
4.硅铝比的不同对两亲性HZSM-5沸石的相界面反应性能有明显影响。Si/Al为42左右的样品表现出最佳的相界面反应活性。
5.相对于环己烯水合过程,两亲性HZSM-5沸石更适用于乙酸异戊酯水解相界面催化反应。而在乙酸异戊酯水解相界面催化反应中,两亲性的H β沸石比两
亲性HZSM-5沸石更适用于较高温度下的反应。 6.在较高的反应温度下,两亲性的催化剂活性有所下降的原因是因为高温下沸石表面的硅烷基因水解而脱落,不再表现出两亲性。
7.通过CVD手段可以制备出两亲性HZSM-5沸石,较佳的制备条件为TMS室温沉积并经150到250℃之间的温度抽空后处理。采用TPDE-FID手段可以有效地研究化学气相沉积于HZSM-5沸石表面TMS的热稳定性,在这些沸石样品上存在三种热稳定性不同的甲基。