论文部分内容阅读
由于新型聚酯材料PEN的单体原料2,6-二甲基萘(2,6-DMN)的生产工艺复杂、成本高,制约了PEN的广泛应用。因此,用于萘和甲醇烷基化一步法高选择性地合成2,6-DMN的分子筛催化剂的制备和改性研究成为催化领域研究的热点之一。ZSM-12分子筛因具有适宜的孔道结构和酸性能,在萘和甲醇烷基化反应中表现出优于其它分子筛的催化性能。本文分别用离子交换、同晶置换和合成体系中添加F离子的方法对自制的ZSM-12分子筛进行了改性研究,采用XRD、FT-IR、SEM、N2物理吸附、AAS、ICP、XRF、27Al NMR、XPS、NH3-TPD和Py-IR等分析手段对HZSM-12分子筛改性前后的结构和酸性进行了表征,在固定床微型反应实验装置上评价了改性前后的HZSM-12分子筛对萘与甲醇烷基化合成2,6-二甲基萘的催化反应性能,研究了不同改性方法对ZSM-12分子筛的孔结构特性、酸性和催化性能的影响规律。分别用Mg(NO3)2和La(NO3)3水溶液对HZSM-12分子筛进行离子交换改性,研究结果表明,Mg2+、La3+交换改性可以调变HZSM-12分子筛的孔结构特性、酸量及酸强度,提高分子筛的催化性能。Mg2+交换改性后,HZSM-12分子筛的积炭程度明显减轻,抗失活能力提高;La3+交换改性的HZSM-12分子筛提高了目标产物2,6-DMN的选择性和产物中2,6-/2,7-DMN的比值。分别用Ga、Ti、B和Si对HZSM-12分子筛进行了同晶置换改性,结果表明,杂原子的种类、改性方法及条件对HZSM-12分子筛的孔结构和酸性能有较大影响,改性后的ZSM-12分子筛中产生了二次介孔结构,介孔孔容有不同程度的增大,强酸中心的酸强度降低。在初始凝胶中引入Ga经水热合成制备的Ga部分同晶置换改性的ZSM-12分子筛上萘的转化率、2,6-DMN的选择性及2,6-/2,7-DMN比均显著提高。经适宜浓度的(NH4)2TiF6、NH4BF4和(NH4)2SiF6溶液同晶置换改性后的HZSM-12分子筛在保持良好催化活性的基础上有效地提高了2,6-DMN的选择性。在含F离子体系中首次合成了ZSM-12分子筛,考察了F离子的加入量和晶化时间对分子筛结构的影响,结果表明,当F/Si在0.025～0.10范围时均可以合成出具有高结晶度的纯相ZSM-12分子筛,F离子的引入不仅显著地缩短了分子筛的晶化时间,而且改变了分子筛的晶貌、孔结构特性和酸性,强酸中心的酸强度提高,外表面酸中心数减少,催化性能明显改善,在对萘和甲醇烷基化反应的催化活性及抗失活能力提高的同时,提高了产物中2,6-DMN的选择性及2,6-/2,7-DMN比。与HZSM-12分子筛催化剂相比,在含F离子的体系中合成的分子筛样品F(0.1)-Z-4上反应4h,萘的转化率由43.7%提高到55.3 %,2,6-DMN的选择性及2,6- /2,7-DMN比分别由25.3%和1.83提高到26.8%和1.90。