烷烃在丝光沸石型分子筛中吸附和扩散行为
烷烃在丝光沸石型分子筛中吸附和扩散行为
［Ａｒｔｉｃｌｅ］ｗｗｗ．ｗｈｘｂ．ｐｋｕ．ｅｄｕ．ｃｎ物理化学学报（ＷｕｌｉＨｕａｘｕｅＸｕｅｂａｏ）ＡｃｔａＰｈｙｓ．－Ｃｈｉｍ．Ｓｉｎ．，２００７，２３（６）：９０５－９１０ＪｕｎｅＲｅｃｅｉｖｅｄ：Ｏｃｔｏｂｅｒ３１，２００６；Ｒｅｖｉｓｅｄ：Ｄｅｃｅｍｂｅｒ８，２００６；ＰｕｂｌｉｓｈｅｄｏｎＷｅｂ：Ａｐｒｉｌ１８，２００７．＊Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅｍａｉｌ：ｘｈｌｕ＠ｎｊｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ；Ｔｅｌ：＋８６２５－８３５８８０６３．国家杰出青年科学基金（２９９２５６１６）、海外青年学者合作研究基金（２０４２８６０６）、国家自然科学基金（２０２３６０１０，２０２４６００２，２０３７６０３２）、江苏省自然科学基金（ＢＫ２００２０１６）和国家重点基础研究发展计划（２００３ＣＢ６１５７００）资助项目!ＥｄｉｔｏｒｉａｌｏｆｆｉｃｅｏｆＡｃｔａＰｈｙｓｉｃｏ－ＣｈｉｍｉｃａＳｉｎｉｃａ烷烃在丝光沸石型分子筛中吸附和扩散行为陈玉平吕玲红邵庆黄亮亮陆小华＊（南京工业大学化学化工学院，南京２１０００９）摘要：采用巨正则系综蒙特卡罗（ｇｒａｎｄｃａｎｏｎｉｃａｌＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ，ＧＣＭＣ）与分子动力学（ｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｙｎａｍｉｃｓ，ＭＤ）相结合的方法，研究烷烃分子在丝光沸石（ＭＯＲ）型分子筛中的吸附和扩散性质．采用ＧＣＭＣ方法研究温度为３００Ｋ、３３０Ｋ时，ＭＯＲ型分子筛中甲烷、乙烷、丙烷、丁烷的吸附．研究表明，随着压力的增加吸附量增加，随温度的升高吸附量有所降低．饱和吸附量从大到小依次为：甲烷＞乙烷＞丙烷＞丁烷．由模拟所得到的单组分吸附等温线，通过理想吸附溶液理论（ＩＡＳＴ）计算二元混合物的吸附平衡相图，模拟结果与计算结果一致．采用分子动力学方法，研究乙烷、丙烷在ＭＯＲ分子筛上的扩散性质，结果表明各个方向上的扩散系数不同，ｚ方向上的扩散系数最大．关键词：烷烃；分子筛；吸附；扩散；分子模拟中图分类号：Ｏ６４１；Ｏ６４７ＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄＤｉｆｆｕｓｉｏｎｏｆＡｌｋａｎｅｓｉｎＭｏｒｄｅｎｉｔｅＣＨＥＮＹｕ－ＰｉｎｇＬ$Ｌｉｎｇ－ＨｏｎｇＳＨＡＯＱｉｎｇＨＵＡＮＧＬｉａｎｇ－ＬｉａｎｇＬＵＸｉａｏ－Ｈｕａ＊（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１０００９，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＧｒａｎｄＣａｎｏｎｉｃａｌＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ（ＧＣＭＣ）ａｎｄｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｙｎａｍｉｃｓ（ＭＤ）ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｗｅｒｅｅｍｐｌｏｙｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｄｉｆｆｕｓｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｉｎｍｏｒｄｅｎｉｔｅ（ＭＯＲ）ｚｅｏｌｉｔｅｓ．ＢｙｔｈｅＧＣＭＣ，ｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｍｅｔｈａｎｅ，ｅｔｈａｎｅ，ｐｒｏｐａｎｅ，ａｎｄｂｕｔａｎｅｉｎＭＯＲｚｅｏｌｉｔｅｓａｔ３００Ｋ、３３０Ｋｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅａｄｓｏｒｂｅｄａｍｏｕｎｔｓｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｏｒｄｅｒｏｆｓａｔｕｒａｔｅｄａｄｓｏｒｐｔｉｏｎａｍｏｕｎｔｓｗａｓｍｅｔｈａｎｅ＞ｅｔｈａｎｅ＞ｐｒｏｐａｎｅ＞ｂｕｔａｎｅ．ＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎｄｉａｇｒａｍｓｏｆｂｉｎａｒｙａｌｋａｎｅｓｍｉｘｔｕｒｅｓｗｅｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙＭＤａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙｉｄｅａｌａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｓｏｌｕｔｉｏｎｔｈｅｏｒｙ（ＩＡＳＴ）．Ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｉｎａｇｒｅｅｍｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｒｅｓｕｌｔｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｄｉｆｆｕｓｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｅｔｈａｎｅａｎｄｐｒｏｐａｎｅｉｎＭＯＲｚｅｏｌｉｔｅｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｙｎａｍｉｃｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｄｉｆｆｕｓｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｗｅｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓａｎｄｔｈｅｂｉｇｇｅｓｔｄｉｆｆｕｓｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｉｎｚｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：Ａｌｋａｎｅｓ；Ｚｅｏｌｉｔｅ；Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ；Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ；Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ沸石分子筛是一种重要的多孔晶体材料，由于其特殊的孔道结构，在催化、气体分离、离子交换等领域均具有重要的应用价值［１］．在化学工业和石油化工领域，沸石被广泛用作催化剂和吸附剂．沸石孔中分子的扩散、吸附是许多工业分离和催化工艺过程中的基本特性［２－４］．在催化和分离工艺过程中应用沸石，对于一个快速的化学反应，反应物在分子筛中的扩散和吸附性质可能是其主要的制约因素，因此有必要知道准确的传质信息［５］．在分子筛材料中提出合理的吸附扩散模型是很有必要的．分子模型方法预测吸附和扩散机理是一个相当活跃的研究领域，大量的文献报道了分子在分子筛中的吸附扩散行为［６－９］．ＧＣＭＣ方法被广泛用于吸附质和吸附相的吸附平衡研究中［７－９］，ＭＤ方法亦被用９０５ＡｃｔａＰｈｙｓ．－Ｃｈｉｍ．Ｓｉｎ．，２００７Ｖｏｌ．２３于模拟分子在分子筛中的动力学行为［１０－１３］．但是分子筛中吸附扩散机理仍然不是很清楚，不同的实验方法得到的结果会有几个数量级的波动．ＭＤ模拟结果与ＮＭＲ实验结果具有很好的一致性［１４］，在理解扩散现象，检测分子的运动路径方面，ＭＤ方法被证明是一种有效的检验工具［１３，１５－１７］．近年来微孔中受限流体的行为受到了很大的关注［１８］．在多孔材料中，沸石是一个很重要的分子吸附扩散模型体系．许多流体的性质无法通过实验方法获得却可通过计算机模拟获得．用丝光沸石Ｍｏｒｄｅｎｉｔｅ（ＭＯＲ）作为研究对象，它有较高的硅铝比，较好的热稳定性、抗水蒸汽性及耐酸性等，作为一种性能优良的催化剂，已被广泛用于正构烷烃、环烷烃［１９］的催化裂化和芳烃异构化、烷基化、歧化、烷基转移、重整、脱蜡降凝、甲醇氧化等石油化工工业［２０］．丝光沸石主要用于生产液化气、汽油、石脑油和重整原料等工业［２１］．实践证明，丝光沸石的活性优于其它类型的沸石，是一种用途广泛、性能优异的分子筛．对于ＭＦＩ型分子筛的吸附扩散特性［２２－２５］国外有大量研究，而对ＭＯＲ型分子筛的研究报道却较少．本文采用ＧＣＭＣ方法对甲烷、乙烷、丙烷、丁烷的单组分和二元组分在分子筛中的吸附进行了模拟，得到了单组分的吸附等温线以及二元混合组分的吸附平衡相图．由模拟得到单组分的吸附等温线，通过理想吸附溶液理论计算二元混合组分的吸附平衡相图，并与计算结果进行了对比．应用分子动力学方法，研究乙烷、丙烷分子在分子筛中的扩散行为．１模型和方法１．１沸石的结构丝光沸石（ＭＯＲ）属于正交晶系，空间群为Ｃｍｃｍ，晶胞参数为ａ＝１．８０９４ｎｍ，ｂ＝２．０５１６ｎｍ，ｃ＝０．７５２４ｎｍ．丝光沸石的骨架结构中，存在着十二元环和八元环的直孔道．八元环位于十二元环孔道之间，十二元环的窗口呈椭圆形，直径为０．６５ｎｍ×０．７０ｎｍ，八元环窗口的椭圆直径为０．２６ｎｍ×０．５７ｎｍ．ＭＯＲ分子筛模拟盒子由２×２×４个晶胞构成，在三维方向上采用周期边界条件限制．如图１（ａ）、１（ｂ）所示［２６，２７］，分子筛的主要通道是沿着ｚ方向的十二元环构成的直通道．１．２模拟方法烷烃分子在分子筛上的吸附是采用联合原子［２８，２９］模型，吸附中把ＣＨｘ基团作为整体．通过ＧＣＭＣ方法计算得到烷烃纯组分的吸附和二元混合组分的吸附平衡相图，力场参数的可行性和模拟细节见文献［３０］．吸附模拟采用１．５×１０５步模拟循环，后７．５×１０５步模拟循环用于统计平均．不同温度下改变模拟压力，得到了烷烃单组分在分子筛上的吸附等温线．模拟采用改变二元混合物的气相摩尔分数，得到了二元混合烷烃的吸附平衡相图．根据烷烃单组分在分子筛上吸附等温线，拟合Ｌａｎｇｍｕｉｒ吸附等温式，再运用理想吸附溶液理论，计算二元混合物的吸附平衡相图，并把两种方法得到的结果作对比．对于扩散部分采用全原子模型［３１］，认为沸石分子筛的结构是刚性的，不考虑电荷作用势能．通过Ｌｅｎｎａｒｄ－Ｊｏｎｅｓ（Ｌ－Ｊ）势能模型［３２］，考虑原子相互之间的范德华作用，Ｌ－Ｊ势能截断半径为１．３８ｎｍ．烷烃分子采用ＯＰＬＳ－ＡＡ力场，分子筛的力场参数参见文献［３１］．动力学模拟以ＧＣＭＣ模拟所得到的最终平衡构型为初始态，氢原子的位置根据平衡构型的最稳态规则确定键长和键角，动力学步长为１ｆｓ，每１００步保存一个研究体系的轨迹文件，采用ＮＶＴ系综，模拟温度为３００Ｋ，总的模拟时间为６００ｐｓ，采用４００－６００ｐｓ间的动力学构型计算扩散系数．模拟采用Ｔｉｎｋｅｒ３．９程序包．Ｌ－Ｊ势能参数见表１．计算了烷烃分子的总体平均自扩散系数，以及烷烃分子在分子筛上ｘ，ｙ，ｚ三个方向上的自扩散系数分量．２结果和讨论２．１Ｃ１—Ｃ４轻烃纯组分的吸附在纯组分的吸附研究中，采用ＧＣＭＣ方法，对甲烷、乙烷、丙烷、丁烷在ＭＯＲ型分子筛中的吸附图１（ａ）分子筛ＭＯＲ主要孔道走向的示意图［２６］；（ｂ）分子筛ＭＯＲ的ｘ－ｙ方向的骨架截面图［２７］Ｆｉｇ．１（ａ）ＡｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｒａｗｉｎｇｏｆｔｈｅｃｈａｎｎｅｌｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＭＯＲｚｅｏｌｉｔｅｓ；（ｂ）Ａｘ－ｙｐｌａｎｅｄｒａｗｉｎｇｏｆｔｈｅｃｈａｎｎｅｌｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＭＯＲｚｅｏｌｉｔｅｓ（ａ）９０６Ｎｏ．６陈玉平等：烷烃在丝光沸石型分子筛中吸附和扩散行为进行模拟，温度为３００、３３０Ｋ．为了验证模拟采用的力场参数的可行性，把本工作中３００Ｋ甲烷的吸附等温线与Ｍａｃｅｄｏｎｉａ［３３］的结果进行比较，具体结果如图２所示，图中的模拟值与文献值有很好的一致性，因此认为所采用的模型和程序是可靠的．采用ＧＣＭＣ的方法，模拟不同温度下，甲烷、乙烷、丙烷、丁烷在ＭＯＲ型分子筛中的吸附，得到甲烷、乙烷在３００、３３０Ｋ下压力与吸附量之间的关系如图３（ａ）所示，丙烷、丁烷在３００、３３０Ｋ下压力与吸附量之间的关系如果３（ｂ）所示．由于ＭＯＲ型分子筛属于微孔结构，吸附形成单分子层，所以吸附等温线是典型的Ｉ类等温线．由图３（ａ）、３（ｂ）可知，甲烷、乙烷、丙烷、丁烷的吸附量均随着压力的增加而增加，开始时增加趋势比较大，后来渐渐趋于平缓．四种烷烃在温度为３００、３３０Ｋ时，吸附等温线的变化趋势一致．当温度为３００Ｋ时这四种烷烃的吸附量均大于温度为３３０Ｋ时的吸附量，说明随着温度的升高，吸附量降低．结合图３可以看出，当压力小于１０ｋＰａ时，开始时吸附量的大小顺序为丁烷＞丙烷＞乙烷＞甲烷，随着压力的增加分子筛孔道渐渐趋于吸附饱和状态，饱和吸附量的大小顺序为甲烷＞乙烷＞丙烷＞丁烷．因为分子筛总的空间体积是相同的，当所吸附的单个烷烃分子的体积越大，孔内粒子数目随着单个烷烃分子体积的增加而减小．２．２吸附平衡相图一个重要的预测多组分气体吸附的方法是理想吸附溶液理论（ｉｄｅａｌａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｓｏｌｕｔｉｏｎｔｈｅｏｒｙ，ＩＡＳＴ）模型［３４－３６］，该理论更适合有类似化学结构组成的体系，如本研究体系中的烷烃同系物．ＩＡＳＴ最初由Ｍｙｅｒｓ和Ｐｒａｕｓｎｉｔｚ（１９６５）提出，根据该理论，可通过单组分的吸附平衡数据推算二元混合物的平衡相图，把吸附相当作与气体平衡的理想吸附溶液来处理，理论提出了混合物的吸附相和流体相的关系，并且认为吸附相是理想吸附．ＩＡＳＴ假设吸附剂表面是均一的，不考虑吸附剂和吸附质之间的相互作用．因此两相之间的关系，通过类似的Ｒａｏｕｌｔ定律来描述：ｙｉｐ＝ｘｉｐ０ｉ（!）（１）式中，ｙｉ是气相组分ｉ的摩尔分数；ｘｉ是吸附相组分ｉ的摩尔分数；ｐ为总压；ｐ０ｉ是纯组分ｉ的蒸气压力，可由混合物的扩展压力!推算得到．主体相与吸附相平衡时，扩展压力!是常数，根据纯组分的吸附等表１Ｌｅｎｎａｒｄ－Ｊｏｎｅｓ势能参数Ｔａｂｌｅ１Ｌｅｎｎａｒｄ－ＪｏｎｅｓｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓＡｔｏｍｔｙｐｅ"／ｎｍ!／（ｋＪ・ｍｏｌ－１）Ａｔｏｍｔｙｐｅ"／ｎｍ!／（ｋＪ・ｍｏｌ－１）Ｃ（ＣＨ４）０．２４２０．１２５５Ｃ（－ＣＨ３）０．３５０．２７６０Ｓｉ（ｚｅｏｌｉｔｅｓ）－－Ｃ（－ＣＨ２－）０．２５０．１２５５Ｏ（ｚｅｏｌｉｔｅｓ）０．２８００．７４４８Ｈ（ＨＲ）０．２４２０．１２５５图２甲烷在ＭＯＲ型分子筛中吸附量（ｎ）的模拟值与文献值［３３］进行比较Ｆｉｇ，２Ｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｉｓｏｔｈｅｒｍｓｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｄａｔａａｎｄｔｈｅｄａｔａｆｒｏｍｒｅｆｅｒｅｎｃｅ［３３］ｆｏｒｐｕｒｅｍｅｔｈａｎｅｉｎＭＯＲｚｅｏｌｉｔｅｓ图３烷烃单组分的吸附等温线Ｆｉｇ．３Ｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｉｓｏｔｈｅｒｍｓｏｆａｌｋａｎｅｓ（ａ）ｍｅｔｈａｎｅａｎｄｅｔｈａｎｅａｔ３００、３３０ＫｉｎＭＯＲｚｅｏｌｉｔｅｓ；（ｂ）ｐｒｏｐａｎｅａｎｄｂｕｔａｎｅａｔ３００、３３０ＫｉｎＭＯＲｚｅｏｌｉｔｅｓ９０７ＡｃｔａＰｈｙｓ．－Ｃｈｉｍ．Ｓｉｎ．，２００７Ｖｏｌ．２３温线，假定吸附相具有二维气体的性质，相对于气相压力ｐｉ的吸附量为ｎ，则扩展压力!与单组分平衡分压之间的关系：!ＡＲＴ＝ｐ０ｉ０!ｎｄｌｎｐｉ＝ｐ０ｉ０!ｎｐｉｄｐｉ＝ｐ０ｉ０!ｎ（ｐｉ）ｐｉｄｐｉ（２）式中，ｐｉ是组分ｉ的蒸气压．纯组分模型为具有四个参数的Ｌａｎｇｍｕｉｒ改进式［３７，３８］：ｎ＝"１ｋ１ｐ１＋ｋ１ｐ＋"２ｋ２ｐ１＋ｋ２ｐ（３）"ｌ，ｋｌ表示等温线参数（ｌ＝１，２）．吸附相的摩尔分数之和为１．Ｎｉ＝１"ｘｉ＝１（４）混合物中每个组分的摩尔分数为ｘｉ＝ｐｙｉｐ０ｉ（５）因此，通过解析纯组分的气体吸附等温线，即等温线方程ｎ＝ｎ（ｐ），可以得到!０ｉ对ｐ０ｉ的关系曲线，再估算出气相摩尔分数ｙｉ与吸附相摩尔分数ｘｉ之间的平衡关系．本文模拟烷烃二元混合物在ＭＯＲ型分子筛中的吸附，模拟过程中，采用温度Ｔ＝３００Ｋ，混合物的总压保持１００ｋＰａ不变．研究甲烷－乙烷、乙烷－丙烷、正丁烷－异丁烷的二元体系，通过调整混合物组分的摩尔分率来调节分压，模拟得到分子筛吸附量与气相摩尔分数之间的关系．由ＧＣＭＣ方法得到的纯组分在分子筛中的吸附等温线，根据模型Ｌａｎｇｍｕｉｒ改进式拟合参数，再根据ＩＡＳＴ溶液理论计算，可得到吸附相ｘｉ与气相ｙｉ浓度之间的平衡关系．由图４可知，模拟与ＩＡＳＴ计算所得的结果非常一致，因此当具有两种纯组分的吸附等温线时，可以通过ＩＡＳＴ计算其二元混合组分的平衡相图．由图４可知，由ＧＣＭＣ方法模拟甲烷－乙烷、乙烷－丙烷、正丁烷－异丁烷的吸附平衡相图，与根据ＩＡＳＴ计算所得到的吸附平衡相图比较，这两种不同的方法所得到的结果非常一致．表明当具有两种以上纯组分的吸附等温线数据时，通过ＩＡＳＴ理论推算它们的二元混合物的吸附平衡相图是可行的．运用ＩＡＳＴ理论，可以减少二元混合物平衡数据模拟的工作量．在实验操作中，二元混合物的测量存在一定的困难，因此采用ＩＡＳＴ溶液理论，来进行理论推算具有实际意义．由图４（ａ）、４（ｂ）、４（ｃ）可以看出，当吸附相中浓度较低时，气相浓度与吸附相浓度近似呈线性关系，与Ｈｅｎｒｙ定律一致．随着气相中吸附量的增加，吸附相中该组分浓度也增加．由于在实际操作过程中，得到混合物的平衡相图比较麻烦，因此可通过较容易得到的单组分的吸附等温线，再采用ＩＡＳＴ计算得到二元混合物的数据．２．３乙烷、丙烷在分子筛中的扩散性质分子动力学模拟烷烃分子的扩散过程中，记录下了分子运动的轨迹，由轨迹文件，可以计算出吸附质分子的总体平均扩散系数Ｄ，和ｘ、ｙ、ｚ方向的扩散系数Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄｚ．扩散系数由下式计算：图５甲烷在ＭＦＩ型分子筛中的扩散系数Ｆｉｇ．５Ｓｅｌｆ－ｄｉｆｆｕｓｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｏｆｍｅｔｈａｎｅａｓａｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｌｏａｄｉｎｇｆｏｒｚｅｏｌｉｔｅｓｉｌｉｃａｌｉｔｅ图４在３００Ｋ，１００ｋＰａ下二元混合烷烃在ＭＯＲ分子筛中的吸附平衡相图的推算和模拟结果Ｆｉｇ．４Ｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｎｄｓｉｍｕｌａｔｅｄｒｅｓｕｌｔｓｏｆｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｐｈａｓｅｄｉａｇｒａｍｓｆｏｒｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｂｉｎａｒｙａｌｋａｎｅｓｍｉｘｔｕｒｅｓａｔ３００Ｋ，１００ｋＰａｉｎＭＯＲｚｅｏｌｉｔｅｓ（ａ）ｍｅｔｈａｎｅ－ｅｔｈａｎｅｍｉｘｔｕｒｅ；（ｂ）ｅｔｈａｎｅ－ｐｒｏｐａｎｅｍｉｘｔｕｒｅ；（ｃ）ｎ－ｂｕｔａｎｅ－ｉ－ｂｕｔａｎｅｍｉｘｔｕｒｅ９０８Ｎｏ．６陈玉平等：烷烃在丝光沸石型分子筛中吸附和扩散行为Ｄ＝ｌｉｍｔ!∞１６Ｎａｔ〈Ｎａｊ＝１"［ｒｊ（ｔ）－ｒｊ（０）］２〉（６）式中，ｒｊ（ｔ）是时间ｔ时的分子ｊ的质心矢量坐标量，Ｎａ是扩散的分子数，当式（６）中的ｒ分别用ｘ、ｙ、ｚ代替时，则Ｄ分别表示为ｘ、ｙ、ｚ方向上的扩散系数．为了验证动力学部分模型参数，把模拟结果与文献中的实验和模拟结果作了比较，如图５所示．在ＭＦＩ型分子筛上，甲烷的扩散系数与吸附量之间的关系已有大量文献报道［３２，３９－４１］．本工作中模拟的扩散系数与实验方法ＰＦＧ－ＮＭＲ（ｐｕｌｓｅｆｉｅｌｄｇｒａｄｉｅｎｔｓ－ｎｕｃｌｅａｒｍａｇｎｅｔｉｃｒｅｓｏｎａｎｃｅ）的数据（该方法被普遍认为是合理的测量微孔中扩散系数的实验方法）以及和前人的模拟结果作了比较，说明了模型势能参数的可靠性．由图５可知，扩散系数比文献的模拟结果略大，可能是因为吸附质与分子筛之间作用参数与文献所采用的有差异，而与实验ＰＦＧ－ＮＭＲ方法所得的结果［４２］非常一致，表明了扩散模型的可靠性．用上述已验证的势能参数模型，计算乙烷、丙烷在ＭＯＲ分子筛上的扩散性质．如图６所示．图６表示纯组份乙烷、丙烷的扩散系数与吸附量之间的关系．乙烷、丙烷的扩散系数均随着吸附量的增加而减少，因为随着吸附量的增加，分子之间碰撞的频率增加，扩散自由度降低，所以扩散系数减小．不同方向的扩散系数不同，ｚ方向的扩散系数最大，且ｚ方向扩散系数变化梯度最大，ｘ、ｙ方向的扩散系数较小且相差不大，所以总体平均扩散系数由ｚ方向的扩散系数决定．结合图１ＭＯＲ型分子筛的微孔结构，孔道方向平行于ｚ方向，所以ｚ方向扩散自由度最大，扩散系数最大；而在ｘ、ｙ方向的扩散受限情况类似，所以ｘ、ｙ方向上的扩散系数比较接近．由图６（ａ），６（ｂ）可知，在相同吸附量时，乙烷的扩散系数大于丙烷的扩散系数．因乙烷的分子质量比丙烷的小，且乙烷分子的体积比丙烷的小，而总的扩散空间是相同的，所以乙烷扩散自由度较大，较容易扩散．在不同的吸附量时，ｘ、ｙ方向的扩散系数相差不大，但是ｘ、ｙ方向的扩散系数接近且小于ｚ方向的扩散系数，这与分子筛的结构使烷烃分子在ｘ、ｙ方向受限有关．３结论通过ＧＣＭＣ方法模拟甲烷、乙烷、丙烷、丁烷在３００、３３０Ｋ下的吸附等温线，结果表明，随着压力的增加，吸附量成增加的趋势；随着温度的升高，吸附量降低．最终趋于饱和时的吸附量依次为甲烷＞乙烷＞丙烷＞丁烷．利用理想吸附溶液理论（ＩＡＳＴ），通过纯组分在分子上的吸附等温线拟合，计算二元混合物的吸附平衡相图，计算结果与模拟结果一致．通过分子动力学方法，模拟乙烷、丙烷在ＭＯＲ型分子筛上的扩散，结果表明，随着吸附量的增加，扩散系数减小；ｚ方向的扩散系数最大，而ｘ、ｙ方向的扩散系数相差不大，表明了扩散的各向异性．模拟计算得到的有关吸附扩散性质的研究结果和数据对于化工生产、研发和设计具有指导意义．Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ１Ａｌ－Ｂａｇｈｌｉ，Ｎ．Ａ．；Ｌｏｕｇｈｌｉｎ，Ｋ．Ｆ．Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｅｎｇ．Ｄａｔａ，２００６，５１（１）：２４８２Ｂｕｓｓａｉ，Ｃ．；Ｆｒｉｔｚｓｃｈｅ，Ｓ．Ｌａｎｇｍｕｉｒ，２００５，２１（１３）：５８４７３Ｋｅｉｌ，Ｆ．Ｊ．；Ｋｒｉｓｈｎａ，Ｒ．Ｒｅｖ．Ｃｈｅｍ．Ｅｎｇ．，２０００，１６（２）：７１４Ｒｅｙｅｓ，Ｓ．Ｃ．；Ｓｉｎｆｅｌｔ，Ｊ．Ｈ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ，２０００，１０４（２４）：５７５０５Ｈｏｕ，Ｔ．Ｊ．；Ｚｈｕ，Ｌ．Ｌ．；Ｘｕ，Ｘ．Ｊ．；Ｊｉ，Ｍ．Ｊ．；Ｙｅ，Ｘ．Ｑ．ＡｃｔａＰｈｙｓ．－Ｃｈｉｍ．Ｓｉｎ．，２０００，１６（８）：７０１［侯廷军，朱丽荔，徐筱杰，计明娟，叶学琪．物理化学学报，２０００，１６（８）：７０１］图６乙烷、丙烷在３００Ｋ下，ＭＯＲ型分子筛中的扩散系数与吸附量的关系Ｆｉｇ．６Ｓｅｌｆ－ｄｉｆｆｕｓｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｏｆｐｕｒｅｅｔｈａｎｅａｎｄｐｒｏｐａｎｅａｓａｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｌｏａｄｉｎｇｆｏｒＭＯＲｚｅａｌｉｔｅ（ａ）ｅｔｈａｎｅ；（ｂ）ｐｒｏｐａｎｅ９０９ＡｃｔａＰｈｙｓ．－Ｃｈｉｍ．Ｓｉｎ．，２００７Ｖｏｌ．２３６Ｆｕｃｈｓ，Ａ．Ｈ．；Ｃｈｅｅｔｈａｍ，Ａ．Ｋ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ，２００１，１０５（３１）：７３７５７Ｈｏｕ，Ｔ．Ｊ．；Ｚｈｕ，Ｌ．Ｌ．；Ｘｕ，Ｘ．Ｊ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ，２０００，１０４（３９）：９３５６８Ｐｅｌｌｅｎｑ，Ｒ．Ｊ．Ｍ．；Ｔａｖｉｔｉａｎ，Ｂ．；Ｅｓｐｉｎａｔ，Ｄ．；Ｆｕｃｈｓ，Ａ．Ｈ．Ｌａｎｇｍｕｉｒ，１９９６，１２（２０）：４７６８９Ｍａｃｅｄｏｎｉａ，Ｍ．Ｄ．；Ｍａｇｉｎｎ，Ｅ．Ｊ．ＦｌｕｉｄＰｈａｓｅＥｑｕｉｌｉｂｒｉａ，１９９９，１５８（１）：１９１０Ｋａｍａｔ，Ｍ．；Ｄａｎｇ，Ｗ．；Ｋｅｆｆｅｒ，Ｄ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ，２００４，１０８（１）：３７６１１Ｓｈｉｒｏｎｏ，Ｋ．；Ｅｎｄｏ，Ａ．；Ｄａｉｇｕｊｉ，Ｈ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ，２００５，１０９（８）；３４４６１２Ｓｏｎｇ，Ｈ．Ｈ．；Ｙｉｎ，Ｘ．Ｙ．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＰｈｙｓｉｃｓ，２００５，１８（５）：７１９［宋海华，尹小勇．化学物理学报，２００５，１８（５）：７１９］１３Ｗａｎｇ，Ｑ．Ｘ．；Ｆａｎ，Ｊ．Ｆ．ＣｈｉｎｅｓｅＪ．Ｓｔｒｕｃｔ．Ｃｈｅｍ．，２００３，２２（４）：４０３１４Ｓｎｕｒｒ，Ｒ．Ｑ．；Ｋａｒｇｅｒ，Ｊ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ，１９９７，１０１（３３）：６４６９１５ＬａｒｒｙＪｕｎｅ，Ｒ．；Ｂｅｌｌ，Ａ．Ｔ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．，１９９０，９４（２１）：８２３２１６Ｓａｙｅｅｄ，Ａ．；Ｍｉｔｒａ，Ｓ．；ＡｎｉｌＫｕｍａｒ，Ａ．Ｖ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ，２００３，１０７（２）：５２７１７Ｊｏｂｉｃ，Ｈ．；Ｌａｌｏｕｅ，Ｎ．；Ｌａｒｏｃｈｅ，Ｃ．；ｖａｎＢａｔｅｎ，Ｊ．Ｍ．；Ｋｒｉｓｈｎａ，Ｒ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ，２００６，１１０（５）：２１９５１８Ｌｉｕ，Ｙ．Ｃ．；Ｗａｎｇ，Ｑ．；Ｌｕ，Ｌ．Ｈ．ＣｈｅｍｉｃａｌＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ，２００３，３８１（１）：２１０１９Ｄｅｋａ，Ｒ．Ｃ．；Ｖｅｔｒｉｖｅｌ，Ｒ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣａｔａｌｙｓｉｓ，１９９８，１７４（１）：８８２０Ｌｅｅ，Ｋ．Ｈ．；Ｌｅｅ，Ｙ．Ｗ．；Ｈａ，Ｂ．Ｈ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣａｔａｌｙｓｉｓ，１９９８，１７８（１）：３２８２１Ｙｏｄａ，Ｅ．；Ｋｏｎｄｏ，Ｊ．Ｎ．；Ｄｏｍｅｎ，Ｋ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ，２００５，１０９（４）：１４６４２２Ｍｉｔｔｅｌｍｅｉｊｅｒ－Ｈａｚｅｌｅｇｅｒ，Ｍ．Ｃ．；Ｆｅｒｒｅｉｒａ，Ａ．Ｆ．Ｐ．；Ｂｌｉｅｋ，Ａ．Ｉ．Ｌａｎｇｍｕｉｒ，２００２，１８（２５）：９６１３２３Ｄｅｍｏｎｔｉｓ，Ｐ．；Ｓｕｆｆｒｉｔｔｉ，Ｇ．Ｂ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．，１９９７，９７（８）：２８４５２４Ｓｃｈｕｒｉｎｇ，Ｄ．；Ｊａｎｓｅｎ，Ａ．Ｐ．Ｊ．；ｖａｎＳａｎｔｅｎ，Ｒ．Ａ．Ｃ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ，２０００，１０４（５）：９４１２５Ｅｉｓｕｋｅ，Ｙ．；Ｋｏｎｄｏ，Ｊ．Ｎ．；Ｋａｚｕｎａｒｉ，Ｄ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ，２００５，１０９（４）：１４６４２６Ｌｕ，Ｌ．Ｈ．；Ｗａｎｇ，Ｑ．；Ｌｉｕ，Ｙ．Ｃ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ，２００５，１０９：８８４５２７ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｌｕｄｗｉｇ－ＭａｘｉｍｉｌｉａｎｓＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｉｎＭｕｎｉｃｈａｎｄｔｈｅＦｒｉｔｚ－ＨａｂｅｒＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｍａｘ－ＰｌａｎｃｋＳｏｃｉｅｔｙｉｎＢｅｒｌｉｎ．ＮａｎｏＺｅｏｌｉｔｅｓ．２００６－１０－２６．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎａｎｏｓｃａｐｅ．ｄｅ／ｎａｎｏｚｅｏｌｉｔｅｓ．ｈｔｍ２８Ｓｍｉｔ，Ｂ．Ｍｏｌ．Ｐｈｙｓ．，１９９５，８５（１）：１５３２９Ｓｍｉｔ，Ｂ．；Ｓｉｅｐｍａｎｎ，Ｊ．Ｉ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．，１９９４，９８（３４）：８４４２３０Ｌü，Ｌ．Ｈ．；Ｗａｎｇ，Ｑ．；Ｌｉｕ，Ｙ．Ｃ．ＡｃｔａＣｈｉｍｉｃａＳｉｎｉｃａ，２００３，６１（８）：１２３２［吕玲红，王琦，刘迎春．化学学报，２００３，６１（８）：１２３２］３１Ｇｏｊ，Ａ．；Ｓｈｏｌｌ，Ｄ．Ｓ．；Ｄｅｍｅｔ，Ａ．Ｅ．；Ｄａｎｉｅｌａ，Ｋ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ，２００２，１０６（３３）：８３６７３２Ｊｏｓｔ，Ｓ．；Ｂ#ｒ，Ｎ．Ｋ．；Ｆｒｉｔｚｓｃｈｅ，Ｓ．；Ｈａｂｅｒｌａｎｄ，Ｒ．；Ｋ#ｒｇｅｒ，Ｊ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ，１９９８，１０２（３３）：６３７５３３Ｍａｃｅｄｏｎｉａ，Ｍ．Ｄ．；Ｍｏｏｒｅ，Ｄ．Ｄ．；Ｍａｇｉｎｎ，Ｅ．Ｊ．Ｌａｎｇｍｕｉｒ，２０００，１６（８）：３８２３３４Ｆｏｘ，Ｊ．Ｐ．；Ｂａｔｅｓ，Ｓ．Ｐ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ，２００４，１０８（４４）：１７１３６３５Ｊｉａｎｇ，Ｊ．；Ｓａｎｄｌｅｒ，Ｓ．Ｉ．Ｌａｎｇｍｕｉｒ，２００３，１９（１４）：５９３６３６Ｓｕｎ，Ｓ．Ｙ．；Ｃａｏ，Ｄ．Ｐ．；Ｗａｎｇ，Ｗ．Ｃ．ＪｏｕｒａｎａｌｏｆＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００３，３０（４）：１［孙书勇，曹达鹏，汪文川．北京化工大学学报，２００３，３０（４）：１］３７Ｍａｔｈｉａｓ，Ｐ．Ｍ．；Ｋｕｍａｒ，Ｒ．；Ｍｏｙｅｒ，Ｊ．Ｄ．Ｊ．；Ｓｃｈｏｒｋ，Ｊ．Ｍ．；Ｓｒｉｎｉｖａｓａｎ，Ｓ．Ｒ．；Ａｕｖｉｌ，Ｓ．Ｒ．；Ｔａｌｕ，Ｏ．Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．，１９９６，３５（７）：２４７７３８Ｓｉｌｖａ，Ｊ．Ａ．Ｃ．；Ｒｏｄｒｉｇｕｅｓ，Ａ．Ｅ．Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．，１９９９，３８（６）：２４３４３９Ｃａｒｏ，Ｊ．；Ｂｕｌｏｗ，Ｍ．；Ｓｃｈｉｒｍｅｒ，Ｗ．；Ｋａｒｇｅｒ，Ｊ．；Ｈｅｉｎｋ，Ｗ．；Ｐｆｅｉｆｅｒ，Ｈ．Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．ＦａｒａｄａｙＴｒａｎｓ．，１９８５，８１：２５４１４０Ｇｏｏｄｂｏｄｙ，Ｓ．Ｊ．；Ｗａｎａｔａｂｅ，Ｋ．；ＭａｃＧｏｗａｎ，Ｄ．；Ｗａｌｔｏｎ，Ｊ．Ｐ．Ｒ．Ｂ．；Ｑｕｉｒｋｅ，Ｎ．Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．ＦａｒａｄａｙＴｒａｎｓ．，１９９１，８７：１９５１４１Ｋａｒ，Ｓ．；Ｃｈａｋｒａｖａｒｔｙ，Ｃ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ａ，２００１，１０５（２４）：５７８５４２Ｎｉｃｈｏｌａｓ，Ｊ．Ｂ．；Ｔｒｏｕｗ，Ｆ．Ｒ．；Ｍｅｒｔｚ，Ｊ．Ｅ．；Ｉｔｏｈ，Ｌ．Ｅ．；Ｈｏｐｆｉｎｇｅｒ，Ａ．Ｊ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．，１９９３，９７（１６）：４１４９９１０。
沸石分子筛吸附和扩散性质的研究进展
摘 要: 简述了沸石分子筛的结构组成,介绍了分子筛的 性 能。 综 述 了 物 质 在 沸 石 分 子 筛 中 吸 附 与 扩 散 的 表
现,列举了主要分子筛吸附性能与扩散系 数 的 测 量 方 法,介 绍 了 不Байду номын сангаас同 类 型 分 子 筛 的 吸 附 扩 散。 在 目 前 的 研 究 中,每
种测定沸石分子筛吸附性能的方法都有一定的适用条件,每种测定 分 子 筛 扩 散 系 数 的 方 法 由 于 测 量 机 理、边 界 条 件
与假设条件的不同,所得的扩散系数也有差 异,要 根 据 实 际 实 验 情 况 来 选 择 适 当 的 测 量 方 法,不 同 分 子 筛 适 宜 吸 附
的 底 物 也 不 同 ,具 有 不 同 的 应 用 价 值 。
关键词: 分子筛; 吸附; 扩散; 测定方法
中 图 分 类 号 :TQ424.25
applicationvalues. Keywords: Zeolite;Adsorption;Diffusion;Measurementmethods
沸石分子筛是具有规整晶体结构与均匀孔结构 的一类 水 合 结 晶 型 硅 铝 酸 盐,其 比 表 面 积 相 对 较 大 。 [1] 大多数分子 筛 表 面 具 有 强 酸 中 心,晶 孔 内 还 有来自极化作用的 强 大 库 仑 场,因 此 其 具 有 可 调 变 性与独特的择形催化作用[2-5],在化学工业中 倍 受 青 睐,被广泛应用于吸附剂、催化剂、离子交换剂等 。 [6]
(1.CollegeofChemistry,ChemicalEngineeringandEnvironmentalEngineering,LiaoningShihuaUniversity, FushunLiaoning 113001,China;2.CollegeofInnovationand Entrepreneurship,LiaoningShihuaUniversity, FushunLiaoning 113001,China;3.Liaoning Acedemyof AnalyticSciences,ShenyangLiaoning 110015,China) Abstract: Thepaperintroducesthestructureandcompositionofzeolite molecularsieves,anditelaboratesthepropertyof zeolitemolecularsieves.Inthispaper,theperformanceoftheadsorptionanddiffusionofsubstancesinzeolitemolecularsieves isreviewed,andthepaperliststhemain methodsofmeasuringtheperformanceofmolecularsieve'sadsorptionanddiffusion coefficients.Italsointroducestheadsorptionanddiffusionofdifferenttypesof molecularsieves.Inthepresentstudy,each
《正、异构烷烃和烯烃在Pt-ZSM-22催化剂中的吸附和扩散研究》
《正、异构烷烃和烯烃在Pt-ZSM-22催化剂中的吸附和扩散研究》篇一正、异构烷烃和烯烃在Pt-ZSM-22催化剂中的吸附和扩散研究一、引言随着现代化工科技的飞速发展，对碳氢化合物的催化反应研究逐渐深入。
在众多碳氢化合物中，正、异构烷烃和烯烃的催化转化尤为重要。
这类化合物的反应过程往往涉及到催化剂表面的吸附和扩散过程，而催化剂的选择对反应的效率和产物的性质具有决定性影响。
本文将重点研究正、异构烷烃和烯烃在Pt/ZSM-22催化剂中的吸附和扩散行为，以期为相关领域的研究提供理论支持。
二、研究背景及意义正、异构烷烃和烯烃是石油化工中的重要组成部分，其转化过程对提高石油资源的利用效率和环境保护具有重要意义。
Pt/ZSM-22催化剂作为一种常用的催化剂，具有优异的催化性能和选择性。
因此，研究其在不同碳氢化合物转化过程中的吸附和扩散行为，有助于深入理解反应机理，提高反应效率和产物纯度。
三、实验方法本研究采用先进的原位红外光谱技术，结合密度泛函理论（DFT）计算，对正、异构烷烃和烯烃在Pt/ZSM-22催化剂表面的吸附和扩散行为进行研究。
实验过程中，首先将催化剂在高温下进行预处理，然后降温至预定温度后通入待研究的碳氢化合物。
通过红外光谱观察分子的吸附和脱附过程，并结合DFT计算分析吸附能、扩散路径等参数。
四、结果与讨论1. 吸附行为研究实验结果表明，正、异构烷烃和烯烃在Pt/ZSM-22催化剂表面均具有较强的吸附能力。
其中，正构烷烃的吸附能力较强，而异构烷烃和烯烃的吸附能力则受到分子结构的影响。
具体而言，催化剂表面的Pt原子与碳氢化合物中的碳原子形成化学键，从而实现分子的吸附。
此外，ZSM-22分子筛的孔道结构也对分子的吸附产生影响，有利于分子的扩散和反应。
2. 扩散行为研究通过原位红外光谱的观察和DFT计算的分析，我们发现正、异构烷烃和烯烃在Pt/ZSM-22催化剂表面的扩散行为受到多种因素的影响。
首先，分子的结构和大小对扩散速率具有显著影响。
《正、异构烷烃和烯烃在Pt-ZSM-22催化剂中的吸附和扩散研究》
《正、异构烷烃和烯烃在Pt-ZSM-22催化剂中的吸附和扩散研究》篇一正、异构烷烃和烯烃在Pt-ZSM-22催化剂中的吸附和扩散研究一、引言在石油化工领域，烷烃和烯烃的催化转化是重要的化学反应过程。
催化剂的表面性质对反应过程有着决定性的影响，特别是催化剂对反应物的吸附和扩散行为。
本文将重点研究正、异构烷烃和烯烃在Pt/ZSM-22催化剂中的吸附和扩散行为，为优化反应过程提供理论支持。
二、研究背景ZSM-22是一种具有MFI结构的催化剂，具有较高的酸性和良好的孔道结构，常被用于烷烃和烯烃的催化转化反应。
Pt作为活性组分，能够有效地促进反应的进行。
然而，对于正、异构烷烃和烯烃在Pt/ZSM-22催化剂中的吸附和扩散行为，目前尚缺乏深入的研究。
三、研究方法本研究采用先进的原位红外光谱技术和程序升温脱附（TPD）技术，对正、异构烷烃和烯烃在Pt/ZSM-22催化剂上的吸附和扩散行为进行研究。
通过实验设计，系统地研究不同类型烷烃和烯烃在催化剂表面的吸附状态、吸附强度以及扩散速率。
四、实验结果1. 吸附状态与吸附强度实验结果表明，正、异构烷烃和烯烃在Pt/ZSM-22催化剂表面均能形成稳定的吸附态。
其中，正构烷烃倾向于在催化剂的酸性位点上形成吸附态，而异构烷烃和烯烃则更易在Pt纳米颗粒上形成吸附态。
此外，烯烃的吸附强度相对较强，可能与其双键结构有关。
2. 扩散行为通过TPD技术，我们观察到正、异构烷烃和烯烃在催化剂中的扩散行为存在差异。
正构烷烃由于分子结构简单，扩散速率较快；而异构烷烃由于分子空间位阻较大，扩散速率相对较慢。
烯烃由于具有双键结构，分子内存在不饱和键，使得其在催化剂中的扩散行为较为特殊。
五、讨论根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 不同类型的烷烃和烯烃在Pt/ZSM-22催化剂上的吸附状态和吸附强度存在差异，这可能与催化剂的表面性质以及反应物的分子结构有关。
2. 扩散行为受分子结构和催化剂孔道结构的影响。
《正、异构烷烃和烯烃在Pt-ZSM-22催化剂中的吸附和扩散研究》范文
《正、异构烷烃和烯烃在Pt-ZSM-22催化剂中的吸附和扩散研究》篇一正、异构烷烃和烯烃在Pt-ZSM-22催化剂中的吸附和扩散研究一、引言随着能源的日益紧缺，化石燃料的精细利用成为了重要的研究领域。
其中，正、异构烷烃和烯烃作为石油加工的主要产物，其吸附和扩散特性在催化过程中的重要性不容忽视。
近年来，由于Pt/ZSM-22催化剂具有良好的性能，使得它在这一过程中具有很高的应用价值。
本文主要对正、异构烷烃和烯烃在Pt/ZSM-22催化剂中的吸附和扩散进行研究。
二、实验部分（一）材料和方法我们使用了Pt/ZSM-22催化剂进行此项研究。
在研究中，我们将正、异构烷烃和烯烃等有机分子与催化剂混合，然后在特定条件下进行吸附和扩散实验。
使用X射线衍射技术对反应过程中的反应物质进行了监测，以便研究其吸附和扩散行为。
（二）实验过程首先，我们将Pt/ZSM-22催化剂进行预处理，使其达到稳定的反应状态。
然后，将正、异构烷烃和烯烃等有机分子与催化剂混合，并在一定温度下进行反应。
通过X射线衍射技术对反应过程中的反应物质进行监测，记录其变化情况。
三、结果与讨论（一）正构烷烃的吸附和扩散在Pt/ZSM-22催化剂中，正构烷烃的吸附主要发生在催化剂的活性位点上。
由于正构烷烃的分子结构简单，其扩散速度较快。
在吸附过程中，正构烷烃的分子结构对催化剂的活性位点具有选择性，因此其吸附速率也会受到一定影响。
（二）异构烷烃的吸附和扩散对于异构烷烃而言，由于其分子结构较为复杂，其在Pt/ZSM-22催化剂上的吸附和扩散行为与正构烷烃有所不同。
异构烷烃在催化剂表面的吸附更为复杂，需要更多的活性位点。
同时，由于异构烷烃的分子结构较大，其扩散速度相对较慢。
（三）烯烃的吸附和扩散对于烯烃而言，其在Pt/ZSM-22催化剂上的吸附和扩散行为具有独特的特点。
由于烯烃具有双键结构，其与催化剂的相互作用更为复杂。
在吸附过程中，烯烃的电子云结构会影响其与催化剂的相互作用强度。
烃类分子在HZSM-5分子筛上的吸附扩散行为研究
中图分类号 ： Ｔ ６４９ Ｅ ２ ． １
文献标识码 ： Ａ
ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊｉ ｎ １ ０ —３ ６ ２ １ ． ３ ０ ６ ｏ ：０ ３ ６ ／．ｓ ． ０ ６ ９ Ｘ． ０ ２ ０ ． ０ ｓ
Ａ ｄ ｏ ｐｔｏ ｎｄ Ｄｉ ｕｓｏ ｆＨ ｙｄ ｏｃ ｒ ｏ ｎ Ｈ ＺＳＭ － ５ Ｚｅ ｌｔ ｓ ｒ ｉｎ ａ ｆ ｉｎ ｏ ｒ ａ ｂ ｎｓｉ ｏ ｉｅ
过 与 分 子 筛 骨 架 静 电 场 相 互 作 用 而 吸 附的 。１ 一戊 烯 在 ＨＺ Ｍ 一 ５上 的 吸 附 作 用 力 最 强 ， 吸 附 模 式被 认 为是 １ Ｓ 其 一
戊 烯 通 过 与 ＨＺＳ 一 ５上 两种 不 同 强度 的 酸 性位 相 互 作 用 完 成 的 。 Ｍ 关 键 词 ： 频 率响 应 ； ＨＺ Ｍ 一５； 吸 附 脱 附 Ｓ
ｓ ｒ ａ ｅ ｍｏ ｅ ｕ ｅ ｓ ｄ ａ ｅｑ ｉ ｉ ｅ ｅ ｔ ｔ ｅ ｉ ｔ ｒ ｃ ｉｎ ｂ ｔ ｅ ｅ ｔ ｎ ｎ ｈ ｅ ｌ ｅｉ ｎ ｄ ｒＷ ａ ｌ ｆ ｒ ｅ ｏ ｂ ｔ ｌ ｃ １ｓ ｕ ｅ ｒ ｕ ｔ ｄ ｆ ｒ ｎ ，ｈ ｎ ｅ ａ ｔ ｅ ｗｅ ｎ ｐ ｎ ａ ｅａ ｄ ｔ ｅｚ ｏ ｉ ｓＶａ ｅ ａｓ ｏ ｃ ，ｗｈ ｃ ｅｏ ｇ ｅ ｆ ｏ ｔ ｉｈ ｂ ｌ ｎ ｓ
烃 类 分 子 在 Ｈ Ｓ 一 ５分 子 筛 上 ＺＭ 的 吸 附 扩 散 行 为 研 究
杜 美 玉 ， 孙 庆 ， 赖 君 玲 ， 武 玉 叶 ， 宋 丽 娟
（ 宁 石 油 化 工 大 学 辽 宁 省 石 油 化 工 催 化 科 学 与技 术 重 点 实 验 室 ， 宁 抚 顺 １ ３ ０ ） 辽 辽 １０ １
摘 要 ： 以 正 戊 烷 、 一 戊 烯 、 为模 型 化 合 物 ， 过 频 率 响 应 方 法 对 它们 在 Ｈｚ Ｍ 一５分 子 筛上 的 吸 附行 为进 １ 苯 通 ｓ 行 了研 究 ， 察 了烷 烃 、 烃和 芳 烃 分 子在 Ｈｚ Ｍ 一５分 子 筛上 的 不 同吸 附形 式 。频 率 响应 谱 图 结果 表 明 ： 戊 烷 的 考 烯 ｓ 正
2020年春【中石油】催化原理第二阶段在线作业(标准)
【石油大学】催化原理-第二阶段在线作业试卷总分:100 得分:100第1题,1.（2.5分）共聚物中引入 官能团即可制得阳离子树脂A、-OHB、-N(CH<sub>3</sub>)<sub>2</sub>C、-SO<sub>3</sub><sup>-</sup>D、-N(CH<sub>3</sub>)<sup>3+</sup>E、-SO<sub>4</sub><sup>-</sup>正确答案:C第2题,2.（2.5分）分子筛的结构层次有几种A、3B、2C、4D、5E、6正确答案:C第3题,3.（ 2.5分）<imgheight="432"alt=""width="570"src="/UserFiles/Image/huangxingliang/单选题15(第二次）.JPG"/>A、.B、.C、.D、.正确答案:B第4题,4.（2.5分）哪一个不是多相催化反应步骤中的化学步骤A、反应物吸附B、反应物内扩散C、反应物脱附D、产物脱附E、产物吸附正确答案:B第5题,5.（2.5分）哪一个是化学吸附体系A、水在石墨上的吸附B、水在木材中的吸附C、水在岩石中的吸附D、水在纳米金属上的吸附E、水在纳米石墨中的吸附正确答案:D第6题,6.（2.5分）金属对下列气体分子化学吸附强度最强的是A、O<sub>2</sub>B、COC、C<sub>2</sub>H<sub>2</sub>D、H<sub>2</sub>E、N<sub>2</sub>正确答案:A第7题,7.（2.5分）半导体氧化物的最大特点是它的阳离子价态A、不可变B、可变C、结构可变D、结构不可变E、单向变化正确答案:B第8题,8.（2.5分）下面的哪种氧化物不是半导体氧化物A、ZnOB、NiOC、MgOD、MnO<sub>2</sub>E、CoO正确答案:C第9题,9.（2.5分）下面哪种物质含有固体酸中心A、MgOB、高岭土C、阴离子交换树脂D、K<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>E、BaO正确答案:B第10题,10.（2.5分）碱土金属氧化物表面上具有种类型的碱位A、3B、1C、4D、2E、5正确答案:D第11题,11.（2.5分）对反应的影响，哪种因素不是由于固体酸催化剂产生的A、酸量B、固体表面结构C、B酸D、内扩散E、酸强度正确答案:D第12题,12.（2.5分）酸强度为 时，固体酸称为固体超酸或超强酸A、H0＞-11.9B、H0＜-11.9C、H0＜-9.0D、H0＞-9.0E、-11.9＜H0＜-9.0正确答案:B第13题,13.（2.5分）碱土金属氧化物表面上具有碱位A、具有得到电子能力的B、可提供碱性的C、可获得碱性的D、具有给予电子能力的E、可提供酸性的正确答案:B|D第14题,14.（2.5分）影响固体酸催化剂催化性能的因素有A、温度B、酸类型C、压力D、酸量E、酸强度正确答案:B|D|E第15题,15.（2.5分）离子交换树脂催化剂可用于下列哪些化学反应A、烷基化反应B、醇与烯烃的醚化反应C、烷基异构反应D、酯化反应E、醇醛缩合反应正确答案:A|B|D|E第16题,16.（2.5分）分子筛的笼形结构有A、β笼B、γ笼C、α笼D、八面沸石笼E、六方柱笼正确答案:A|B|C|D|E第17题,17.（2.5分）丝光沸石型分子筛结构中含有A、5元环B、10元环C、4元环D、8元环E、12元环正确答案:A|C|D|E第18题,18.（2.5分）分子筛催化剂有哪些择形催化类型A、反应物择形B、结构择形C、反应物择形D、中间过渡态择形E、扩散运行控制择形正确答案:A|C|D|E第19题,19.（2.5分）金属、载体间的强相互作用可导致A、氢解反应增强B、CO吸附下降C、氧化反应速率下降D、H<sub>2</sub>吸附下降正确答案:B,D第20题,20.（2.5分）哪些是BET吸附模型的条件A、单层|定位B、表面理想C、吸附质间无作用D、达到平衡E、多层|定位正确答案:A|B|D第21题,21.（2.5分）哪些是理想体系的吸附等温式A、BET吸附等温式B、Langmuir等温式C、Freundlich等温式D、Freundlich等温式正确答案:A|B第22题,22.（2.5分）金属原子产生化学吸附的必要条件是A、有未配对的d电子B、表面理想C、有未占用的d空轨道D、有未配对的s电子E、有未占用的p空轨道正确答案:A|C第23题,23.（2.5分）下面的哪种氧化物是半导体氧化物A、SiO<sub>2</sub>B、MnO<sub>2</sub>C、MgOD、ZrO<sub>2</sub>E、CoO正确答案:B,D,E第24题,24.（2.5分）洁净的固体表面上存在下面的结构A、空位B、台阶C、梯步D、平面E、拐折正确答案:A|B|C|D|E第25题,25.（2.5分）下面的晶面哪些是高Miller指数晶面A、（110）B、（796）C、（111）D、（256）E、（8|6|10）正确答案:B|D|E第26题,26.（2.5分）下面哪些化合物为Arrhenius酸碱化合物A、NaOHB、MgOC、HFD、Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>E、Cr<sub>2</sub>O<sub>3</sub>正确答案:A,C第27题,27.（2.5分）下面哪些化合物为Bronsted酸碱化合物A、HFB、NaOHC、NH<sub>3</sub>D、MgOE、KOH正确答案:A,C,D第28题,28.（2.5分）哪些分析手段可测定固体酸的强度A、H<sub>2</sub>吸附B、NH<sub>3</sub>脱附C、CO脱附D、红外E、吡啶程序升温脱附正确答案:A,D,E第29题,29.（2.5分）d带空穴是指金属d带未被电子充满的部分正确错误正确答案:正确第30题,30.（2.5分）金属d带空穴影响金属与反应物分子的成键强度正确错误正确答案:正确第31题,31.（2.5分）p型半导体的Fermi能级高于n型半导体的Fermi能级正确错误正确答案:错误第32题,32.（2.5分）面心立方密堆积（fcc）结构的填充分数最大正确错误正确答案:正确第33题,33.（2.5分）构型扩散是外扩散正确错误正确答案:错误第34题,34.（2.5分）化学吸附总是放热的正确错误正确答案:错误第35题,35.（2.5分）吸附等温线就是吸附等温式正确错误正确答案:错误第36题,36.（2.5分）弛豫会导致洁净固体最外表面原子排布发生改变正确错误正确答案:错误第37题,37.（2.5分）固体表面上B酸中心和L酸中心的催化作用是相同的正确错误正确答案:错误第38题,38.（2.5分）二元以上的混合氧化物中一定存在固体酸碱中心正确错误正确答案:正确第39题,39.（2.5分）固体酸催化剂表面上的酸量与催化活性之间呈顺变增加关系正确错误正确答案:错误第40题,40.（2.5分）ZSM-5分子筛结构中有5元环、10元环和12元环正确错误正确答案:错误。
硅铝比的丝光沸石型分子筛
硅铝比的丝光沸石型分子筛硅铝比是指硅氧四面体和铝氧四面体在沸石型分子筛中的比例关系。
硅铝比的大小对分子筛的结构和性能有重要影响。
一般来说，硅铝比越高，分子筛的骨架越稳定，孔道越狭窄，吸附能力越强；而硅铝比越低，分子筛的骨架越不稳定，孔道越宽松，吸附能力越弱。
丝光沸石型分子筛是一种具有特殊结构和优异性能的分子筛材料。
它的硅铝比通常在2-3之间，具有较高的热稳定性和化学稳定性。
丝光沸石型分子筛的孔道尺寸较小，能够选择性吸附分子尺寸较小的物质，如甲烷、乙烷等。
同时，丝光沸石型分子筛还具有较高的表面积和孔容，能够提供更多的吸附位点，增强吸附能力。
丝光沸石型分子筛在催化反应中具有广泛应用。
由于其独特的孔道结构和高度选择性吸附能力，丝光沸石型分子筛可以作为催化剂载体，在催化反应中起到固定催化剂、提高反应效率的作用。
丝光沸石型分子筛还可以用于分离纯化、气体吸附、储氢等领域。
丝光沸石型分子筛的合成方法多种多样。
一种常用的合成方法是水热合成法。
通过将硅源、铝源和模板剂等混合溶液进行水热处理，可以得到丝光沸石型分子筛。
在合成过程中，控制硅铝比的大小是非常关键的，可以通过调整硅源和铝源的配比来实现。
除了硅铝比外，其他因素也会对丝光沸石型分子筛的性能产生影响。
例如，合成温度、合成时间、模板剂的种类和浓度等都会对丝光沸石型分子筛的结构和性能产生影响。
因此，在合成过程中需要仔细控制这些参数，以获得具有理想性能的丝光沸石型分子筛。
总之，硅铝比是丝光沸石型分子筛中一个重要的参数，它影响着分子筛的结构和性能。
丝光沸石型分子筛具有较高的热稳定性、化学稳定性和吸附能力，广泛应用于催化反应、分离纯化、气体吸附等领域。
在合成过程中，除了控制硅铝比外，还需要注意其他因素对丝光沸石型分子筛性能的影响，以获得理想的材料。
沸石分子筛原理范文
沸石分子筛原理范文沸石分子筛原理是指一种由结晶的沸石矿物构成的化学物质，在其结构中存在一些微孔和孔道，能够通过选择性吸附或离子交换实现对分子、离子和原子的筛选和分离。
它是一种广泛应用于催化、吸附和离子交换等领域的重要材料。
下面将从沸石的结构、吸附机制和离子交换原理等方面介绍沸石分子筛的原理。
沸石是一种层状矿物，其结构由正四面体SiO4和AlO4组成的硅铝骨架构成。
在硅铝骨架中，氧原子位于四面体的顶点，通过共享顶点与相邻四面体连接起来。
沸石分子筛中的硅铝比（Si/Al比）决定了其结构的稳定性和功能。
当硅铝比大于1时，分子筛的结构较稳定，适用于吸附和分离小分子；当硅铝比小于1时，分子筛的结构较不稳定，适用于催化反应。
沸石分子筛中的微孔和孔道是通过硅铝骨架中的四面体的环状排列形成的，其中的孔道称为柱孔。
这些微孔和孔道的尺寸和形状决定了分子筛的分子筛效果，具有选择性吸附和离子交换的特性。
通常，分子筛的孔径在2到10埃之间，能够选择性吸附分子或离子，将其从其它物质中分离出来。
沸石分子筛的吸附机制主要包括物理吸附和化学吸附两种方式。
物理吸附是指通过分子间的范德华力和氢键等相互作用，将分子吸附在分子筛表面。
由于沸石分子筛具有大量的微孔和孔道，通过调节孔径大小，可以选择性地吸附特定大小和形状的分子。
化学吸附是指由于沸石骨架中的氧原子具有一定的亲电性，可以与一些具有亲电性或亲亚电性的化合物发生化学反应，形成化学键。
沸石分子筛的离子交换原理是指沸石骨架中的一些铝离子通过与液相中的阳离子发生交换反应，使液相中的阳离子进入分子筛的孔道中，而分子筛中的钠离子或氢离子离开孔道进入液相。
这种离子交换机制可用于分离和脱盐等过程，适用于水处理和化学工艺中阳离子的去除和回收。
总之，沸石分子筛的原理是通过调节其硅铝比、微孔和孔道的结构，实现对分子、离子和原子的选择性吸附或离子交换。
它是一种重要的材料，在催化、吸附和分离等领域有广泛的应用前景。
《正、异构烷烃和烯烃在Pt-ZSM-22催化剂中的吸附和扩散研究》
《正、异构烷烃和烯烃在Pt-ZSM-22催化剂中的吸附和扩散研究》正、异构烷烃和烯烃在Pt-ZSM-22催化剂中的吸附和扩散研究一、引言正构烷烃、异构烷烃以及烯烃作为典型的烃类化合物，在化工生产和石油化工领域具有重要的研究价值和应用前景。
其中，对它们的催化性能，尤其是吸附和扩散特性在特定的催化剂中的研究显得尤为重要。
本篇论文主要研究正、异构烷烃和烯烃在Pt/ZSM-22催化剂中的吸附和扩散行为，为相关领域的进一步研究和应用提供理论依据。
二、文献综述（一）正构烷烃、异构烷烃和烯烃的化学性质正构烷烃、异构烷烃和烯烃是烃类化合物中的三大类，它们具有不同的化学性质，如反应活性、稳定性等。
这些性质决定了它们在催化剂中的反应路径和产物分布。
（二）Pt/ZSM-22催化剂的特性和应用Pt/ZSM-22催化剂是一种常用的催化剂，具有较高的催化活性和选择性。
其独特的孔结构和酸性位点为正构烷烃、异构烷烃和烯烃的吸附和扩散提供了良好的条件。
（三）吸附和扩散的研究方法吸附和扩散是化学反应中的重要步骤，对反应速率和产物分布有着重要影响。
常用的研究方法包括实验测定和理论计算等。
三、研究内容（一）实验材料和方法本实验选用Pt/ZSM-22催化剂，以正构烷烃、异构烷烃和烯烃为反应物，通过程序升温反应和原位红外光谱等技术，研究其在催化剂上的吸附和扩散行为。
（二）正构烷烃在Pt/ZSM-22催化剂上的吸附和扩散正构烷烃在Pt/ZSM-22催化剂上的吸附主要发生在催化剂的活性位点上，形成中间态化合物。
通过原位红外光谱技术，可以观察到正构烷烃在催化剂上的吸附过程和吸附态的稳定性。
扩散过程则受到催化剂孔结构和温度等因素的影响。
（三）异构烷烃在Pt/ZSM-22催化剂上的吸附和扩散异构烷烃的吸附和扩散过程与正构烷烃类似，但由于其分子结构的差异，其在催化剂上的吸附态和反应路径可能有所不同。
通过对比实验，可以研究异构烷烃的吸附和扩散特性。
（四）烯烃在Pt/ZSM-22催化剂上的吸附和扩散烯烃的吸附和扩散过程受到其双键的影响，可能在催化剂上发生加成、裂解等反应。
分子在分子筛上扩散行为的分子模拟研究进展
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2011年第30卷第7期·1406·化工进展分子在分子筛上扩散行为的分子模拟研究进展刘立凤，赵亮，陈玉，高金森（中国石油大学（北京）重质油国家重点实验室，北京 102249）摘要：主要综述了采用分子模拟技术考察分子在分子筛上扩散行为的多角度、多层次研究进展，包括分子筛结构、负载量、温度和多组分扩散等因素对扩散系数的影响；在此基础上，进一步介绍了扩散相互作用能和过渡态理论的研究进展，并讨论了分子模拟方法在分子筛扩散研究方面所面临的问题和发展方向。
关键词：分子模拟；分子筛；扩散系数；扩散相互作用能；过渡态理论中图分类号：O 641；TQ 021.4 文献标志码：A文章编号：1000–6613（2011）07–1406–10 Research progress of molecular simulation of diffusion in zeolitesLIU Lifeng，ZHAO Liang，CHEN Yu，GAO Jinsen（State Key Laboratory of Heavy Oil Processing，China University of Petroleum（Beijing），Beijing 102249，China）Abstract：The diffusion in zeolites by using molecular simulation methods has become a new technology in recent years. Molecular simulation technique has contributed to greatly accelerated research on catalysis in a cost-effective manner. Typical methods of molecular simulation are reviewed.Molecular simulation of diffusion in zeolites are introduced in detail，including diffusion coefficients，inffluence factors of diffusion coefficients，application of diffusion interaction energy and transition state theory. In addition，the trend and challenges of molecular simulation technique in heterogeneous catalysis are also discussed.Key words：molecular simulation；zeolite；diffusion coefficients；diffusion interaction energy；transition state theory分子筛因其独特孔道结构而具有优秀的择形及催化功能，被作为催化材料、分离与吸附剂等，广泛应用在石油化工、医药等领域。
《正、异构烷烃和烯烃在Pt-ZSM-22催化剂中的吸附和扩散研究》
《正、异构烷烃和烯烃在Pt-ZSM-22催化剂中的吸附和扩散研究》篇一正、异构烷烃和烯烃在Pt-ZSM-22催化剂中的吸附和扩散研究一、引言在石油化工过程中，烷烃和烯烃的转化和反应是一个重要的研究方向。
正、异构烷烃和烯烃的吸附和扩散特性在催化剂表面直接关系到反应的效率和选择性。
本文将重点研究正、异构烷烃和烯烃在Pt/ZSM-22催化剂中的吸附和扩散行为，为进一步优化反应过程提供理论支持。
二、研究背景ZSM-22是一种常见的催化剂载体，具有独特的孔道结构和良好的酸碱性。
Pt作为活性组分，在石油化工反应中常用于催化烷烃和烯烃的转化。
因此，研究Pt/ZSM-22催化剂中正、异构烷烃和烯烃的吸附和扩散行为具有重要意义。
三、实验方法本实验采用Pt/ZSM-22催化剂，利用先进的实验仪器，如红外光谱仪、X射线衍射仪等，对正、异构烷烃和烯烃的吸附和扩散进行系统研究。
具体实验步骤如下：1. 制备Pt/ZSM-22催化剂；2. 在不同温度下进行吸附实验，记录吸附数据；3. 通过程序升温脱附技术，研究吸附物种的扩散行为；4. 利用红外光谱仪和X射线衍射仪等仪器对吸附和扩散过程进行表征和分析。
四、正、异构烷烃和烯烃的吸附研究1. 吸附等温线分析通过在不同温度下进行吸附实验，得到正、异构烷烃和烯烃在Pt/ZSM-22催化剂上的吸附等温线。
结果表明，三种物质均具有较好的吸附性能，但异构烷烃的吸附能力略强于正构烷烃和烯烃。
这可能与异构烷烃的空间结构有关，使其更容易进入催化剂的孔道结构。
2. 吸附动力学研究通过程序升温脱附技术，研究正、异构烷烃和烯烃在Pt/ZSM-22催化剂上的吸附动力学。
结果表明，三种物质均具有较快的吸附速率，但异构烷烃的吸附速率略高于正构烷烃和烯烃。
这可能与异构烷烃的分子结构有关，使其更容易与催化剂表面的活性位点结合。
五、正、异构烷烃和烯烃的扩散研究通过分析程序升温脱附过程中的脱附峰，可以研究正、异构烷烃和烯烃在Pt/ZSM-22催化剂中的扩散行为。
沸石型催化剂的概念及催化作用
沸石型催化剂的概念及催化作用
《沸石型催化剂的概念及催化作用》
概念：
沸石型催化剂是一种使用沸石（zeolite）作为载体的催化剂。
沸石是一种特殊的多孔硅酸盐矿物，具有结构规则的网状孔道系统。
这些孔道可以通过不同的孔径和形状，提供大量的催化活性中心，促进化学反应发生。
催化作用：
沸石型催化剂主要通过以下几种方式促进化学反应的发生：
1. 吸附和活化反应物：由于沸石具有大量的微小孔道，能够吸附和活化反应物分子，并将其引导到催化活性位点上。
2. 分子筛效应：沸石具有特定的孔径限制，可以选择性地允许小分子穿过，而阻止大分子的进入。
这种选择性可以用于分离和选择性催化。
3. 孔道拓扑作用：沸石的孔道系统具有复杂的拓扑结构，可以提供多个不同相互作用环境的催化位点。
这些位点的性质可以调控反应的选择性和活性。
4. 酸碱特性：沸石表面的硅氧键上存在不同形式的羟基和酸性中心，可以表现出酸碱的催化作用，例如酸性沸石可以催化酯化和裂解反应，碱性沸石可以催化酯交换和异构化反应。
5. 稳定性和寿命：沸石型催化剂具有优异的热稳定性和耐酸碱性能，能够在高温、高压和酸碱条件下保持催化活性，因此在工业领域具有重要应用。
《碳氢化合物在多级孔沸石分子筛中的吸附与扩散性能研究》
《碳氢化合物在多级孔沸石分子筛中的吸附与扩散性能研究》篇一摘要本文主要探讨碳氢化合物在多级孔沸石分子筛中的吸附与扩散性能。
利用现代的分析方法和技术，本文旨在探究沸石分子筛结构与碳氢化合物相互作用的过程及其机理，以促进其在工业催化、吸附分离等领域的广泛应用。
本文的研究成果将有助于加深对多级孔沸石分子筛中碳氢化合物吸附与扩散性能的理解，为进一步优化和改进其性能提供理论依据。
一、引言随着能源需求和环境保护的日益重视，碳氢化合物的分离与纯化技术日益受到关注。
多级孔沸石分子筛因其独特的孔道结构和良好的吸附性能，在碳氢化合物的分离过程中具有显著的优势。
因此，研究碳氢化合物在多级孔沸石分子筛中的吸附与扩散性能，对于提高分离效率、优化操作条件具有重要意义。
二、多级孔沸石分子筛的概述多级孔沸石分子筛是一种具有复杂孔道结构的材料，其独特的孔道结构使得分子在其中的传输和吸附行为具有特殊性。
这种材料通常具有较高的比表面积和良好的热稳定性，因此在催化、吸附、分离等领域具有广泛的应用。
三、碳氢化合物在多级孔沸石分子筛中的吸附碳氢化合物在多级孔沸石分子筛中的吸附过程受多种因素影响，包括分子的极性、大小、形状以及沸石分子筛的孔道结构等。
研究表明，多级孔沸石分子筛的吸附过程是一个动态的过程，涉及分子在孔道内的扩散、吸附和脱附等行为。
通过现代分析技术，如X射线衍射、红外光谱等，可以研究碳氢化合物在多级孔沸石分子筛中的吸附行为和机理。
四、碳氢化合物在多级孔沸石分子筛中的扩散碳氢化合物在多级孔沸石分子筛中的扩散受孔道结构、分子间作用力、温度等多种因素的影响。
通过分析实验数据，可以发现，分子的扩散速率与沸石分子筛的孔径大小、连通性以及分子的动力学直径有关。
多级孔结构使得碳氢化合物在分子筛中的扩散路径更为复杂，因此需要深入研究其扩散机理。
五、实验方法与结果分析本文采用现代分析方法和技术，如X射线衍射、红外光谱、扫描电镜等，对碳氢化合物在多级孔沸石分子筛中的吸附与扩散性能进行研究。
分子筛扩散
分子筛扩散是指分子在分子筛内部的扩散过程。
分子筛是一种具有微孔结构的材料，其孔径大小与分子大小相当，可以选择性地允许特定大小的分子通过。
在分子筛扩散过程中，分子会通过分子筛的微孔进行扩散。
由于分子筛的孔径较小，分子需要克服一定的能量障碍才能进入或通过分子筛的微孔。
分子在分子筛内部的扩散速度取决于分子的大小、形状、分子筛的孔径和孔道结构等因素。
分子筛扩散在许多领域都有重要应用，如催化、分离、吸附等。
在催化反应中，分子筛可以作为催化剂的载体，通过分子筛的扩散作用，反应物分子可以更容易地接近催化剂活性位点，从而提高反应速率和选择性。
在分离和吸附过程中，分子筛的扩散作用可以用于选择性地分离和吸附特定大小的分子。
分子筛扩散的研究对于理解分子在微孔材料中的传输行为、优化分子筛的性能以及开发基于分子筛的应用具有重要意义。
分子筛吸附和扩散性质的气相色谱研究
ａｎｄ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｘｉａｌ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｔｏｔａｌ ｍａｓｓ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｅｔ ａ１．Ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ
ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ｔｈｅ
ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
Ｃａ２＋，ａｎｄ
ｔｈｅ
ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｈｅａｔ ｒａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ．２６ ｋＪ・ｍｏｌ～ｔｏ．７．８
ａｒｅ
ｌｄ・ｍｏｌ～．Ｗｈｅｎ
ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ
４５０＂Ｃ ａｎｄ ６５０＂Ｃ，ｔｈｅ ｚｅｏｌｉｔｅ ｈａｖｅ ｔｈｅ ｂｉｇｇｅｓｔ
ｖａｌｕｅｓ ｏｆ
ｏｎ
ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，
ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｍａｓｓ
ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ
ｏｆ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ
ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ
ｄｙｎａｍｉｃ
关键词：沸石分子筛，吸附热力学，离子交换，气相色谱，扩散
Ⅱ
太原理工大学硕士研究生学位论文 ＳＴＵＤＹ ＯＮ ＴＨＥ ＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳ ０Ｆ ＡＤＳｏＲＰＴｌ０Ｎ ＡＮＤ ＤＩＦＦＵＳｌ０Ｎ ＩＮ ＺＥＯＬＩＴＥＳ ＢＹ ＧＡＳ
ＣＨＲｏＭＡｒＯＧＲＡＰＨＹ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ｔｈｅ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｚｅｏｌｉｔｅ ｉｓ ｃａｒｒｉｅｄ
ｏｎ
ｆｏｒ ｖａｒｉｏｕｓ ｐｕｒｐｏｓｅｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ
ｏｎ
ｆｏｒ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ．Ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ，ｔｈｅ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ
烷烃在丝光沸石型分子筛中吸附和扩散行为
烷烃在丝光沸石型分子筛中吸附和扩散行为陈玉平;吕玲红;邵庆;黄亮亮;陆小华【期刊名称】《物理化学学报》【年(卷),期】2007(23)6【摘要】采用巨正则系综蒙特卡罗(grand canonical Monte Carlo,GCMC)与分子动力学(molecular dynamics,MD)相结合的方法,研究烷烃分子在丝光沸石(MOR)型分子筛中的吸附和扩散性质.采用GCMC方法研究温度为300 K、330 K 时,MOR型分子筛中甲烷、乙烷、丙烷、丁烷的吸附.研究表明,随着压力的增加吸附量增加,随温度的升高吸附量有所降低.饱和吸附量从大到小依次为:甲烷＞乙烷＞丙烷＞丁烷.由模拟所得到的单组分吸附等温线,通过理想吸附溶液理论(IAST)计算二元混合物的吸附平衡相图,模拟结果与计算结果一致.采用分子动力学方法,研究乙烷、丙烷在MOR分子筛上的扩散性质,结果表明各个方向上的扩散系数不同,z方向上的扩散系数最大.【总页数】6页(P905-910)【作者】陈玉平;吕玲红;邵庆;黄亮亮;陆小华【作者单位】南京工业大学化学化工学院,南京,210009;南京工业大学化学化工学院,南京,210009;南京工业大学化学化工学院,南京,210009;南京工业大学化学化工学院,南京,210009;南京工业大学化学化工学院,南京,210009【正文语种】中文【中图分类】O641;O647【相关文献】1.乙二醇/水在NaA分子筛中吸附扩散行为的模拟 [J], 杨龙;刘艳梅;张玉亭;顾学红2.苯在等级孔Y型分子筛上吸附与扩散行为研究 [J], 刘慧;孟秀红;李戎;段林海3.频率响应法研究苯在Y型分子筛上的吸附扩散行为 [J], 石利飞;秦玉才;张苏宏;朱萌萌;赵胜楠;段林海;宋丽娟4.芳烃、环烷烃分子在MFI和FAU分子筛中扩散行为的分子模拟 [J], 袁帅;龙军;周涵;田辉平;赵毅5.噻吩、吡咯、呋喃在H-FAU分子筛中吸附和扩散行为的分子模拟 [J], 党宇;杨晓东;刘熠斌;冯翔;杨朝合因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
低碳烷烃分子在分子筛中扩散的经验规律
低碳烷烃分子在分子筛中扩散的经验规律
梁五更;陈涌英
【期刊名称】《化工学报》
【年(卷),期】1990(41)5
【摘要】分子筛中的扩散是很重要而又非常复杂的问题.由于扩散机理复杂,影响因素又多,受研究方法所限,人们对分子筛中扩散规律的认识还很不够,因此各种研究分子筛中扩散的某些经验规律的工作是有意义的.
【总页数】3页(P609-611)
【作者】梁五更;陈涌英
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】O623.11
【相关文献】
1.芳烃、环烷烃分子在MFI和FAU分子筛中扩散行为的分子模拟 [J], 袁帅;龙军;周涵;田辉平;赵毅
2.ZSM-5分子筛在低碳烷烃脱氢中的催化应用 [J], 胥月兵;陆江银;钟梅;王吉德
3.金属改性HZSM-5分子筛催化剂上低碳烷烃的芳构化研究进展 [J], 孟磊;郑先福;韩法元
4.用迎头色谱法测量分子筛中的扩散系数Ⅱ.苯在M-SiZSM-5中扩散的研究 [J], 梁五更;陈诵英;彭少逸
5.5A脱蜡分子筛的性能研究——Ⅳ.Ca^(2+)交换度对正构烷烃在分子筛中脱附和扩散的影响 [J], 何杰;严爱珍
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沸石分子筛用于气体吸附分离的原因
沸石分子筛用于气体吸附分离的原因氧气、氮气、一氧化碳及甲烷都是重要的工业原料气体。
随着工业的发展，这些原料气体的需求量不断地增加，使N2/O2分离、N2/CH4分离、CO/N2分离及CO/CH4分离具有非常重要的工业意义。
工业上气体分离过程有深冷法、吸附分离法等。
过去二十多年来，吸附分离法取得了很大的发展，尤其是变压吸附(PSA)循环的逐渐完善，使得气体吸附分离更为经济有效。
吸附剂是PSA气体分离技术的基础，吸附剂的性能直接影响最终分离效果，甚至影响工艺步骤的选择和PSA的生命力。
适用于PSA的吸附剂必须对目的气体有高的吸附容量和分离选择性；吸附剂的分离选择性系数Α只有在大于3时，PSA过程才具有经济性；当Α低于2时，就很难设计出一个满意的PSA分离过程。
在工业上，孔隙率高且通常用于气体或蒸气混合物分离的吸附剂主要有沸石分子筛、活性炭、活性粘土、硅胶及活性氧化铝。
沸石分子筛以其规整的晶体结构、均匀一致的孔分布和可调变的表面性质在吸附分离领域得到广泛应用。
沸石分子筛是结晶硅铝酸盐，普通化学式为Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y]·mH2O.它在气体分离过程中备受欢迎的一些独特性能是：a.晶体三维微孔结构赋予其很高的热稳定性和水热稳定性；b.与活性炭等吸附剂不同，其孔结构均匀一致，孔大小分布单一；c.通过不同骨架外阳离子交换，可以调变其孔的尺寸；d.通过改变骨架硅铝比，可调变其表面极性；e.与其它类型吸附剂相比，即使在较高的温度和较低的吸附质分压下，仍有较高的吸附容量。
PSA过程主要是基于以下因素：沸石分子筛是一种离子型极性吸附剂，孔道表面高度极化，即沸石晶穴内部有强大的库仑场和极性使其易于吸附极性较强、极化率较大的分子。
当沸石分子筛晶体粉末与粘合剂经挤压成型时，晶体微粒间形成大孔，这些大孔与晶粒自身的微孔构成了双分散二级孔结构，使其更加符合工业气体分离方面的应用。
影响沸石分子筛气体吸附分离的因素主要是，沸石分子筛的孔道(尤其是孔口)的几何因素和沸石分子筛的骨架外阳离子产生的电子因素。
MFI型沸石基催化剂内分子扩散行为研究的开题报告
MFI型沸石基催化剂内分子扩散行为研究的开题报告
一、选题背景与意义
沸石是一种具有大比表面积和孔隙结构的微晶体，广泛应用于催化、吸附、分离等领域。
其中，MFI型沸石是一种具有良好酸碱性的高效催化剂，广泛用于石化、化工等行业。
但是，MFI型沸石内分子扩散行为对其催化性能也有很大影响，因此对MFI型沸石基催化剂内分子扩散行为的
研究具有重要意义。
二、研究内容与方法
本研究将针对MFI型沸石基催化剂内气体分子（如二氧化碳、甲烷等）的扩散行为进行研究。
主要研究内容包括以下两个方面：
1. 分子扩散模型的建立：基于分子动力学（MD）方法，研究沸石内气体分子的扩散行为，建立分子扩散模型。
2. 实验研究：利用气相色谱等仪器，测量沸石内气体分子的扩散系
数等参数，验证模型的正确性。
三、研究意义
通过对MFI型沸石基催化剂内分子扩散行为的研究，可以更深入地
了解沸石催化剂的物理化学性质，为其催化性能的提高提供理论依据。
此外，这项研究对优化工业生产过程、提高催化剂使用效率也具有重要
意义。
四、研究预期结果
本研究预期可以建立MFI型沸石基催化剂内分子扩散的模型，并通
过实验验证其正确性。
同时，还可以得出沸石内气体分子扩散系数等参数，为工业生产提供参考。
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906
Acta Phys. -Chim. Sin., 2007
(a)
Vol.23
于模拟分子在分子筛中的动力学行为[10-13]. 但是分子 筛中吸附扩散机理仍 然 不是 很清楚 , 不同 的 实验方 法得到 的结果 会 有 几 个数量 级 的 波 动 . MD 模拟 结 果与 NMR 实验 结 果具有 很好 的一致 性 [14] , 在理 解 扩散现象, 检测分子的运动路径方面, MD 方法被证 明是一种有效的检验工具[13,15-17]. 近年来微孔中受限流体的行为受到了很大的关 注 . 在多孔材料中, 沸石是一个很重要的分子吸附
[22-25]
子[28,29] 模型, 吸附中把CHx基团作为整体. 通过GCMC 方法计算得到烷烃纯组分的吸附和二元混合组分的 吸附平衡相图, 力场参 数 的 可 行性和 模拟细节见 文 献[30]. 吸附 模拟 采用 1.5×105 步 模拟 循 环 , 后 7.5× 105 步模拟循环用于统计平均. 不同温度下改变 模拟 压力 , 得到 了 烷烃 单组 分 在分子筛上的吸附等 温 线 . 模拟 采用 改变二元混 合 物的气相摩尔分数, 得到 了 二元混 合烷烃的吸附 平 衡相图. 根据烷烃单组分在分子筛上吸附等温线, 拟 合 Langmuir 吸附 等 温 式 , 再 运 用理 想 吸附 溶液 理 论, 计算二元混合物的吸附平衡相图, 并把两种方法 得到的结果作对比. 对于扩散部分采用全原子模型[31], 认为沸石分子 筛的 结 构 是 刚 性 的 , 不 考 虑 电 荷 作 用 势 能 . 通 过 Lennard-Jones(L-J) 势 能模 型 [32], 考虑 原 子相 互之 间 的 范德华 作用 , L-J 势 能 截断半 径 为 1.38 nm. 烷烃 分子采用 OPLS-AA 力 场 , 分子筛的力 场参 数 参见 文献[31] . 动力学模拟以 GCMC 模拟所得到的最终平 衡构型为初始态, 氢原 子的 位置根据 平衡构 型的 最 稳 态规 则 确定 键长 和 键角 , 动力学 步长 为 1 fs, 每 100 步保存一个研究体系的轨迹文件, 采用 NVT 系 综, 模拟 温度为 300 K, 总 的 模拟 时 间 为 600 ps , 采 用 400-600 ps 间的动力学构型计算扩散系数. 模拟 采用 Tinker3.9 程序包. L-J 势能参数见表 1. 烷烃分子在分子筛上 x, y, z 三个方向上的自扩散系 数分量. 计算了烷烃分子的 总 体平均 自扩散系 数 , 以及
. 在催化和分离工艺过程 中 应 用
沸石, 对于一个快速的化学反应, 反应物在分子筛中
Received: October 31, 2006; Revised: December 8, 2006; Published on Web: April 18, 2007. ∗ Corresponding author. Email: xhlu@; Tel: +8625-83588063. 国家杰出青年科学基金(29925616)、 海外青年学者合作研究基金(20428606)、 国家自然科学基金(20236010, 20246002, 20376032)、 江苏省自然科 学基金(BK2002016)和国家重点基础研究发展计划(2003CB615700)资助项目 Ⓒ Editorial office of Acta Physico-Chimica Sinica
No.6
陈玉平等： 烷烃在丝光沸石型分子筛中吸附和扩散行为 表 1 Lennard-Jones 势能参数
907
Table 1 Lennard-Jones interaction parameters
Atom type C(CH4) Si(zeolites) O(zeolites) σ/nm 0.242 0.280 ε/(kJ · mol-1) Atom type 0.1255 0.7448 C(-CH3) H(HR) C(-CH2-) σ/nm 0.35 0.25 0.242 ε/(kJ · mol-1) 0.2760 0.1255 0.1255
的扩散和吸附性质 可能是其主要 的 制约因素 , 因此 有必要知道准确的传质信息[5]. 在分子筛材料中提出 合理的吸附扩散模型是很有必要的. 分子模型方法预测吸附和扩散机理是一个相当 活跃的研究领域, 大 量 的 文献报 道 了 分子在分子筛 中的吸附扩散行为[6-9]. GCMC 方法被广泛用于吸附 质和吸附相的吸附平衡研究中[7-9] , MD 方法亦被用
[26,27]
nm. 丝光沸石的 骨架 结 构 中 , 存 在着 十 二元 环 和 八
,
分子筛的 主要通道是 沿 着 z 方 向 的 十 二元 环 构 成
2 结果和讨论
2.1 C1—C4 轻烃纯组分的吸附 在 纯 组 分的吸附研究中 , 采用 GCMC 方法 , 对 甲烷、 乙烷、 丙烷、 丁烷在 MOR 型分子筛中的吸附
扩散模型体系. 许多流 体 的性质 无 法 通过 实验 方法 获得却可通过计算机模拟获得. 用丝光沸石 Mordenite(MOR)作为研究对象, 它 抗水蒸汽性及耐 有较高的硅铝比, 较好的热稳定性、 酸性等, 作为一种性能优良的催化剂, 已被广泛用于 环烷烃[19]的催化裂化和芳烃异构化、 烷基 正构烷烃、 脱蜡 降 凝 、 甲 醇氧 化 等 石 化、 歧化、 烷基转移、 重 整、 [20] 汽油、 油化工工业 . 丝光沸石主要用于生产液化气、 石脑油和重整原料等工业[21]. 实践证明, 丝光沸石的 性能优 活性优于其它类型的沸石, 是一种用途广泛、 异的分子筛. 对于MFI型分子筛的吸附扩散特性 却较少. 丙烷、 丁烷 本文采用 GCMC 方法对甲烷、 乙烷、 的 单组 分和 二元组 分在分子筛中的吸附 进行了 模 拟, 得到了单组分的吸附 等 温线 以及 二元混 合 组分 的吸附平衡相图. 由模拟得到单组分的吸附等温线, 通过理想吸附溶液理论计算二元混合组分的吸附平 衡相图, 并与计算结果进行了对比. 应用分子动力学 方法, 研究乙烷、 丙烷分子在分子筛中的扩散行为.
沸石分子筛 是一种 重 要的 多孔晶体材料 , 由于 离 子交换等 其特殊的孔道结构, 在 催 化、 气体 分 离、 领域均具有 重 要的 应 用 价值[1] . 在化学工业和石 油 化工领域, 沸石被广泛用作催化剂和吸附剂. 沸石孔 中分子的扩散、吸附是许多工业分离和催化工艺过 程中的基本特性
[2-4]
(南京工业大学化学化工学院, 南京
摘要： 采用巨正则系综蒙特卡罗(grand canonical Monte Carlo, GCMC)与分子动力学(molecular dynamics, MD) 相结合的方法, 研究烷烃分子在丝光沸石 (MOR) 型分子筛中的吸附和扩散性质. 采用 GCMC 方法研究温度为 丙烷、 丁烷的吸附. 研究表明, 随着压力的增加吸附量增加, 随温 300 K、 330 K 时, MOR 型分子筛中甲烷、 乙烷、 度的升高吸附量有所降低. 饱和吸附量从大到小依次为: 甲烷>乙烷>丙烷>丁烷. 由模拟所得到的单组分吸附等 温线, 通过理想吸附溶液理论(IAST)计算二元混合物的吸附平衡相图, 模拟结果与计算结果一致. 采用分子动力 丙烷在 MOR 分子筛上的扩散性质, 结果表明各个方向上的扩散系数不同, z 方向上的扩散系 学方法, 研究乙烷、 数最大. 关键词： 烷烃; 分子筛; 吸附; 扩散; 分子模拟
June [Article]
Acta Phys. -Chim. Sin., 2007, 23(6)： 905-910
物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao)
905
烷烃在丝光沸石型分子筛中吸附和扩散行为
陈玉平 吕玲红 邵 庆 黄亮亮
210009)
陆小华∗
CHEN Yu-Ping
LÜ Ling-Hong
SHAO Qing
HUANG Liang-Liang
LU Xiao-Hua∗
210009, P. R. China)
Abstract： Grand Canonical Monte Carlo(GCMC) and molecular dynamics (MD) techniques were employed to simulate the adsorption and diffusion properties in mordenite (MOR) zeolites. By the GCMC, the adsorption of methane, ethane, propane, and butane in MOR zeolites at 300 K、 330 K was studied. The results indicated that the adsorbed amounts decreased with increasing temperature and the order of saturated adsorption amounts was methane >ethane > propane >butane. Adsorption diagrams of binary alkanes mixtures were simulated by MD and calculated by ideal adsorption solution theory (IAST). The calculated results were in agreement with the simulated results. Finally, the diffusion properties of ethane and propane in MOR zeolites were studied by molecular dynamics. The results showed that the diffusion coefficients were different in different directions and the biggest diffusion coefficients in z direction. Key Words： Alkanes; Zeolite; Adsorption; Diffusion; Molecular simulation