分子筛的绿色制备及在催化中的应用

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分子筛孔道结构均匀,比表面积大,且有酸性位点,在催化等领域应用广泛。但传统水热合成法制备的分子筛,其工业应用受到下列条件限制,如高昂的制备成本(模板剂的使用),较长的合成周期,较低的晶化釜利用率,三废排放等。本课题探索了多种分子筛的绿色合成,通过减少溶剂和模板剂,缩短反应时间等手段,降低分子筛的制备成本和能耗,同时减少三废排放。首先通过探究水硅比、碱度、硅铝比、反应时间、晶种量、模板剂含量等条件对MCM-22分子筛合成的影响,实现了在低模板剂和低水含量条件下静态合成出结晶度好的MCM-22分子筛,水含量和模板剂(环己亚胺)含量的下限值分别为H2O/SiO2=1和HMI/SiO2=0.05。将所合成的分子筛前驱体MCM-22(P),剥离后可得到单层的ITQ-2。所制得的MCM-22在MTG催化反应中,对于LPG(C2~C4的烷烃和烯烃)、汽油、丙烯的选择性分别为60%~70%、40%~50%、10%~20%,对芳香烃(SAro)的选择性小于10%。其选择性与传统的MCM-22分子筛相近,但具有较长的寿命(24h)。按照同样的研究思路,探究了Nu-6(1)分子筛的绿色合成条件,当H2O/SiO2=0.5且4,4-联吡啶/SiO2=0.065时得到结晶性较好的Nu-6(1)分子筛。本文采用低水含量、低模板剂含量配方制备的SAPO-34分子筛,粒径大小为200nm,MTO反应中对乙烯和丙烯的总选择率高达80%,对丁烯具有15%以上的选择率,催化剂寿命为430min。
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