论文部分内容阅读
分子筛ZSM-20是由三维十二元环网状交叉均一孔道构成大笼晶体，与FAU系和EMT系的分子筛不同，它是立方晶和六方晶共生的FAU-EMT系分子筛。分子筛ZSM-20具有相对较高骨架电荷密度和高硅铝比，从而使其表现出强酸性和稳定性，因此作为催化剂及载体在精细有机合成中有着广泛的应用。以复配冠醚为模板剂，以硅溶胶为主要硅源，偏铝酸钠为铝源和辅助硅源，研究了采用水热合成法合成分子筛ZSM-20的工艺。以粉末x射线衍射分析为手段，考察了不同硅铝比、不同冠醚比例、晶化温度、晶化时间、焙烧温度、焙烧时间等对合成ZSM-20的影响。实验结果表明，凝胶中Si/Al2组成对于水热合成ZSM-20起着关键作用，在Si/Al2小于3时能够有效合成ZSM-20；复配冠醚中起结构导向主要作用的是15-冠-5-醚；晶化温度过高导致产物形成无定形相，晶化温度过低导致其它晶相形成；焙烧温度过高（>580℃），能够有效除去模板剂，但造成分子筛ZSM-20骨架坍塌、严重脱铝、孔道堵塞，从而导致分子筛ZSM-20结晶度大幅度下降。工艺优化得出合成ZSM-20的最优条件为：Si/Al2=2.3、n（15-冠-5-醚）/n（18-冠-6-醚）=0.5/0.38、晶化温度110℃、晶化时间15d、焙烧温度550℃、焙烧时间6h。采用阳离子交换合成了H-ZSM-20和浸渍法合成了负载性催化剂ZrOCl2·8H2O/H-ZSM-20，并通过XRD、IR、TG-DTA、N2吸附-脱附、SEM等对分子筛ZSM-20及负载型催化剂ZrOCl2·8H2O/H-ZSM-20进行表征研究。进一步通过月桂酸与月桂醇的酯化反应、吲哚与环己酮的亲电取代反应、吗啉与甲基丙烯酸甲酯和苯胺与乙酰乙酸乙酯的加成、3-氰基吡啶与乙醇胺的缩合反应等考察了催化剂的催化活性。实验结果表明，对于上述几类反应，ZrOCl2·8H2O/H-ZSM-20表现出一定的催化活性。