多孔分子筛及其在柴油催化加氢方面的应用

合集下载

分子筛材料在催化反应中的应用研究

分子筛材料在催化反应中的应用研究

分子筛材料在催化反应中的应用研究在化学领域中,催化反应一直是实现高效转化和合成的关键手段。

而分子筛材料作为一类具有独特结构和性能的多孔材料,在催化反应中发挥着越来越重要的作用。

分子筛是一种具有均匀微孔结构的结晶性硅铝酸盐或磷酸盐。

其微孔孔径通常在 03 至 2 纳米之间,这使得分子筛能够像筛子一样,根据分子的大小和形状对其进行选择性吸附和分离。

同时,分子筛内部具有丰富的酸性位点,这些酸性位点能够为化学反应提供活性中心,从而促进催化反应的进行。

分子筛材料在石油化工领域的应用极为广泛。

例如,在催化裂化反应中,分子筛催化剂能够将重质石油馏分转化为轻质油品,如汽油和柴油。

传统的催化裂化催化剂通常是无定形硅铝酸盐,其活性和选择性相对较低。

而分子筛催化剂,如 Y 型分子筛和 ZSM-5 分子筛,具有更高的酸性强度和更好的择形性,能够有效地提高轻质油品的产率和质量。

此外,在加氢裂化反应中,分子筛也可以作为载体负载金属活性组分,如铂、钯等,从而提高催化剂的加氢性能和选择性。

在精细化工领域,分子筛材料同样有着重要的应用。

比如,在甲苯歧化反应中,ZSM-5 分子筛催化剂能够将甲苯转化为苯和二甲苯。

由于 ZSM-5 分子筛的孔道结构和酸性特点,能够有效地抑制副反应的发生,提高目标产物的选择性。

在醇醛缩合反应中,分子筛催化剂也表现出了优异的催化性能。

例如,Hβ分子筛可以催化甲醛和乙醇缩合生成乙醛缩二乙醇,其选择性和转化率都较高。

分子筛材料在环境保护领域也发挥着重要作用。

在汽车尾气净化中,分子筛可以作为载体负载贵金属催化剂,如铂、铑、钯等,用于去除尾气中的一氧化碳、氮氧化物和碳氢化合物等污染物。

分子筛的高比表面积和均匀的微孔结构能够使贵金属活性组分高度分散,从而提高催化剂的活性和稳定性。

此外,在工业废水处理中,分子筛可以用于吸附去除废水中的重金属离子和有机污染物,实现废水的净化和回用。

分子筛材料在催化反应中的性能与其结构和组成密切相关。

分子筛催化剂在炼油与石油化工中的应用进展

分子筛催化剂在炼油与石油化工中的应用进展

分子筛催化剂在炼油与石油化工中的应用进展作者:张继龙韦诚韩岩来源:《名城绘》2019年第06期摘要:分子筛催化剂在精炼过程中起着主导作用,是二次精炼的核心过程。

分子筛催化剂过程的出现迅速提升了现有的固定床和流化床工艺,并已成为一个重要的精炼工艺。

其加工能力在各种转化工艺中处于最佳状态,技术复杂性和加工难度也有助于各种精炼工艺的提高。

由于其处于整个炼油行业的核心地位,目前分子筛催化剂精炼技术正在迅速发展,尤其是分子筛催化剂的出现,这是分子筛催化剂的第一步。

其反应提升技术的后期发展,MIP工艺和其他工艺将分子筛催化剂技术提升到更高水平,本文对该技术进行了详细分析,希望能为相关人员提供重要的参考。

关键词:分子筛催化剂;炼油;应用1 分子筛催化剂技术综述分子筛催化剂是现代炼油企业和化工企业主要的加工方法。

喷气燃料或气体直接进行柴油的生产,这是第一个自主研发的wirbe流化床,1965抚顺石化2厂建成后,在提升管反应器方面进行了改进。

1974玉门炼油厂的工业装置成功运行。

1.1 分子篩催化剂机理分析分子筛催化剂技术是石油生产加工中非常重要的一步,是提高原油产量、加工质量、提高分子筛催化剂技术的必要环节。

随着社会经济的发展和环境保护的深入,一方面,对原油的加工、原材料需求的增加,另一方面不同类型的碳排放和环保产品向市场投放具有重要意义,CH需要节点的FCC技术进行创新与改革的信息。

但是,分子筛催化剂技术作为一定服务,其应用范围和性质受到限制,也是影响石油生产的因素之一。

在加工过程中,以油为催化剂,时间和温度都有一定的影响。

1.2 分子筛催化剂技术分析在催化剂和温度的共同影响下,重油的性质会随着柴油、汽油和天然气的变化而发生变化,而原油、生产、加工在石油生产中占有重要地位,分子筛催化剂在原油的精炼、脱硫和加工中的重要地位,重油还可以通过加工、去除沥青、油等,在过程中提供需要的热量,且主要在煤中燃烧。

2 纳米分子筛的特点(1)纳米分子筛不同于常规分子筛,分子筛具备更大的表面活性中心,也因此而具有较强的吸附能力,可以实现更加有效的大分子转化。

分子筛型催化剂

分子筛型催化剂

分子筛型催化剂摘要:一、分子筛型催化剂的概述二、分子筛型催化剂的分类与特点三、分子筛型催化剂的应用领域四、分子筛型催化剂的研究与发展趋势五、我国在分子筛型催化剂领域的进展正文:分子筛型催化剂是一种具有多孔结构的催化剂,其内部孔道具有特定的分子筛选功能,可以实现对不同分子的大小、形状和性质进行筛选和转化。

由于其独特的性能,分子筛型催化剂在化学、石油、环保等领域具有广泛的应用。

一、分子筛型催化剂的概述分子筛型催化剂是由分子筛载体和活性组分组成的复合催化剂。

分子筛载体具有较高的比表面积和孔容,能提供大量的活性位点,从而提高催化剂的活性和选择性。

活性组分可以是金属、金属氧化物或有机化合物等,根据不同的反应需求进行选择。

二、分子筛型催化剂的分类与特点根据分子筛的骨架结构和活性组分的不同,分子筛型催化剂可分为以下几类:1.硅铝酸盐分子筛:具有良好的酸性、碱性和中性环境,广泛应用于石油化工、环保等领域。

2.金属有机骨架分子筛(MOFs):具有高比表面积、可调结构和化学功能团,具有很高的活性和选择性。

3.磷酸盐分子筛:具有良好的酸性、碱性和中性环境,可用于催化剂和吸附剂等。

4.分子筛膜:具有较高的分离效率和稳定性,可用于气体分离、水处理等领域。

三、分子筛型催化剂的应用领域1.石油化工:用于催化裂化、重整、加氢等过程。

2.环保:用于气体净化、废水处理等。

3.化学工业:用于合成氨、醇类合成、氧化还原等过程。

4.能源领域:用于燃料电池、电解水制氢等。

四、分子筛型催化剂的研究与发展趋势1.分子筛的设计与合成:通过计算机模拟等技术,预测和设计具有特定功能的分子筛。

2.活性组分的引入:研究不同活性组分对分子筛催化性能的影响,提高催化剂的活性和选择性。

3.分子筛催化剂的制备工艺:优化制备工艺,提高催化剂的稳定性和寿命。

4.分子筛催化剂的应用研究:探索分子筛催化剂在新能源、环境保护等领域的应用。

五、我国在分子筛型催化剂领域的进展我国在分子筛型催化剂领域取得了显著的成果,不仅在理论和实践方面取得了突破,而且已在石油化工、环保等领域得到广泛应用。

分子筛催化剂在炼油与石油化工中的应用进展

分子筛催化剂在炼油与石油化工中的应用进展

分子筛催化剂在炼油与石油化工中的应用进展分子筛催化剂是一种在化学反应过程中起着关键作用的催化剂。

它具有微孔结构,能够选择性地吸附和催化分子,因此在炼油与石油化工中有着广泛的应用。

随着科技的不断进步和对能源利用效率的不断追求,分子筛催化剂在炼油与石油化工领域的应用也在不断取得进展。

炼油是将原油经过一系列的加工和分离过程,生产出各种石油产品的过程。

而分子筛催化剂在炼油中的应用主要集中在裂化、重整和加氢等过程中。

裂化是将较重质油通过催化剂的作用,裂解成较轻质的产品,比如汽油和液化气。

在这个过程中,分子筛催化剂能够选择性地裂解分子,并控制产品分布,提高汽油和液化气的产率。

它还能够减少不饱和烃和芳烃的产生,提高产品的质量。

重整是将较重的烃类分子经过催化剂的作用,重新排列成较轻质的、高辛烷值的产品,比如高辛烷值汽油。

分子筛催化剂在重整过程中能够提高反应选择性,减少副反应产物的生成,同时还能够延长催化剂的寿命,降低生产成本。

除了在炼油领域的应用外,分子筛催化剂在石油化工领域也有着广泛的应用。

比如在烃类分子的分离和提纯过程中,分子筛催化剂能够通过吸附和解吸的方式,实现对混合物的分离,提高产品的纯度和质量。

在化工合成反应中,分子筛催化剂能够作为载体,提高反应活性和选择性,同时还能够降低催化剂的用量和生产成本。

近年来,随着分子筛材料的不断研究和开发,一些新型的分子筛催化剂也相继问世,比如中孔分子筛、介孔分子筛等。

这些新型的分子筛催化剂具有更大的比表面积和孔容量,能够有效提高反应的速率和选择性,因此在炼油与石油化工中有着更广阔的应用前景。

随着绿色环保理念的不断提倡,对于分子筛催化剂的选择也更加注重其环境友好性。

一些无害的、可再生的催化剂也逐渐成为研究的热点。

比如一些金属氧化物、炭材料等,因其具有良好的催化性能和环保性,正在逐渐取代传统的分子筛催化剂成为新的研究方向。

分子筛催化剂在炼油与石油化工领域的应用正不断取得进展,对于提高产品质量、降低生产成本、促进能源可持续发展都起着重要作用。

分子筛催化剂的研究与应用

分子筛催化剂的研究与应用

分子筛催化剂的研究与应用分子筛催化剂是当今化学领域中的一个重要的研究方向,它是指具有精细空间网络结构的固体材料,通过其特殊的空间结构和化学功能,可以在化学反应中起到催化作用。

分子筛催化剂广泛应用于石油加工、化学制品、环境保护等领域,是一个非常有前途的研究领域。

一、分子筛催化剂的基本原理分子筛催化剂的催化原理基于它特殊的孔道结构,孔道尺寸与特定反应分子的尺寸相匹配。

当反应分子通过孔道时,会与分子筛中的活性位点发生相互作用,实现催化反应。

因此,作为催化剂,分子筛材料的最重要的性质是大孔度和优秀的比表面积,以及催化位置和反应选择性。

二、分子筛材料的制备分子筛材料的制备需要引入模板分子,它尺寸与孔道相一致,可以帮助形成分子筛结构。

通常使用有机碱或某些有机分子作为模板剂。

分子筛材料的制备方法一般分为两大类:溶胶-凝胶法和晶种法。

其中,溶胶-凝胶法是将硅酸酯、铝酸酯等合成原料与模板分子在水和乙醇中混合,在高温条件下转化为固态材料。

而晶种法则是将已经合成好的分子筛加入合成反应体系中,主要应用于制备特定形式的分子筛。

三、分子筛催化剂的应用与研究分子筛催化剂广泛应用于石油加工、化学制品、环境保护等领域。

在石油化工生产中,分子筛催化剂被广泛用于汽油和柴油加氢、裂化和异构化等过程中;在化学制品生产中,分子筛催化剂被用于合成各种有机分子,如医药、染料和催化剂等;在环境保护方面,分子筛催化剂也有广泛的应用。

例如,NOx催化还原、VOC催化氧化等领域。

在研究方面,分子筛材料不仅被广泛应用于催化反应,而且还成为研究具有新型性质和应用的材料的热点之一。

例如,有人研究了纳米分子筛材料和分子筛/金属有机骨架材料,具有较高的比表面积和催化活性,可以用于制备更高效的催化剂。

另外,还有一些关于分子筛催化剂的新型材料的研究。

研究人员使用不同的合成方法制备了具有不同空间结构、孔径和成分的新型分子筛材料,带来了更多的研究方向。

总之,分子筛催化剂作为一种高效而广泛应用于各种反应的催化剂,在化学领域中发挥着重要的作用。

多级孔SAPO-5分子筛的合成及其在柴油加氢精制催化剂中的应用

多级孔SAPO-5分子筛的合成及其在柴油加氢精制催化剂中的应用

关 键 词 :多 级 孔 S A P O 一 5分 子 筛 柴 油 加 氢 精 制 催 化 剂
随着 环 保 法 规 的 日趋严 格 , 各 国对 柴 油 质 量
S AP O 一 5分子 筛具有 AF I 型结 构 , 骨架是 由四
元 环 和六 元 环 构 成 的十 二 元 环 的 一 维 孔 道 结 构 ,
1 实 验
1 . 1 分子筛 的合 成 将 磷 酸 加 入 去 离 子水 中混 合 均 匀 , 再 加 入 拟
模 板 ] 、 软模 板 等方 法 合成 出具 有 微 孔~ 介 孔 孔
道 的硅 铝 沸 石 , 其 中多级孔 Z S M一 5 、 B e t a沸 石 在 4 , 6 一 D MD B T加 氢脱 硫 反 应 中表 现 出优 异 的 催 化 活性 ] 。但 是 , 由于 硅 铝 沸 石 的 酸 性 过 强 , 应 用 于柴 油 加 氢催 化 剂 中会 使 烷 烃 组 分 过 度 裂 化 , 降 低 产 品收 率 。 因而 , 开发 深 度 加 氢脱 硫催 化 剂 的 关 键 是 寻 求一 种 酸 性适 中的 多级 孔 分 子筛 。
HI — S A P O 一 5具 有 更 高 的 外 比表 面 积 与 介 孔 孔 体 积 以及 适 宜 的 酸 量 与 酸 强 度 。将 HI — S AP O- 5引 入 7 一 Al z 0 。载体 上, 制备 成 柴 油加 氢精 制催 化 剂 。焦 化 柴 油 加 氢 评 价 结 果 表 明 , 引 入 HI — S A P O - 5的 催 化 剂 表 现 出 优 异 的 加 氢 脱 硫、 加 氢 脱 氮 与 芳 烃 加 氢饱 和性 能 , 产 物 中 的硫 质 量 分 数 为 8 g , 双 环 以上 芳 烃 质 量 分 数 为 1 . 1 。

分子筛催化剂在炼油与石油化工中的应用进展

分子筛催化剂在炼油与石油化工中的应用进展

分子筛催化剂在炼油与石油化工中的应用进展分子筛催化剂是一种应用广泛的催化剂,它在炼油与石油化工领域具有重要的应用价值。

随着科学技术的不断发展,分子筛催化剂在该领域中的应用也在不断取得进展。

本文将详细介绍分子筛催化剂在炼油与石油化工中的应用进展,并对其未来发展趋势进行展望。

一、分子筛催化剂概述分子筛是一种由硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐等化合物构成的多孔晶体物质,具有高度规整的孔道结构。

分子筛催化剂是利用其特殊的孔道结构和表面化学性质进行催化反应的催化剂。

由于分子筛具有分子大小的孔道和高比表面积,因此在炼油与石油化工领域得到了广泛的应用。

在炼油领域,分子筛催化剂主要用于裂化和重整反应。

裂化是利用催化剂将重质烃裂解成轻质烃的过程,是炼油过程中的关键环节。

传统的裂化催化剂主要采用沸石催化剂,但随着分子筛催化剂的发展,其在裂化反应中的优势逐渐显现。

分子筛催化剂具有更高的选择性和稳定性,能够提高产品质量和减少副产物的生成,因此在裂化反应中得到了广泛的应用。

在石油化工领域,分子筛催化剂也具有重要的应用价值。

它主要用于裂解、重整、异构化、氢化、环氧化等反应中,可以提高产品质量、提高反应产率、减少能源消耗和环境污染。

随着石油资源的日益枯竭和环境保护意识的不断增强,炼油与石油化工领域对催化剂的要求也越来越高。

未来,分子筛催化剂在炼油与石油化工中的应用将呈现以下几个发展趋势:1. 高性能化:分子筛催化剂的发展方向是提高其对烃类分子的选择性和催化活性,同时降低其对杂质和有害物质的敏感性,实现更高效的催化反应。

2. 多功能化:未来的分子筛催化剂将更加注重多功能化设计,能够同时满足裂解、重整、异构化、氢化等多种反应的要求,实现更加灵活和高效的催化作用。

3. 高抗性化:针对催化剂在工业生产中受到的硫、氯、金属杂质等污染物的影响,未来的分子筛催化剂将更加注重其抗毒性和抗污染性能,提高其在恶劣工况下的稳定性和寿命。

4. 绿色化:未来的分子筛催化剂将更加关注对环境的友好性和可持续发展性,减少对环境的影响,提高资源利用效率,实现绿色化生产。

分子筛催化剂在炼油与石油化工中的应用进展

分子筛催化剂在炼油与石油化工中的应用进展

分子筛催化剂在炼油与石油化工中的应用进展炼油与石油化工行业一直是世界上重要的能源行业之一,随着社会经济的不断发展,对于石油产品的需求也越来越大。

而分子筛催化剂作为炼油与石油化工行业中一个重要的催化剂种类,其应用在这两个领域的进展备受关注。

本文将探讨分子筛催化剂在炼油与石油化工中的应用进展,并分析其未来发展趋势。

分子筛催化剂是一种以分子筛为载体的催化剂,其具有高度选择性和活性,因此在炼油领域得到了广泛的应用。

分子筛催化剂主要用于裂化、重整和加氢等反应中,可有效提高产品质量和产率。

分子筛催化剂在重整反应中也发挥着重要作用。

重整是将低值轻质烃转化为高值汽油和芳烃的重要工艺,其产品主要用于高级汽油和苯乙烯等化工产品的生产。

分子筛催化剂能够提高重整反应的选择性和转化率,使得产物质量更加优化,并且可减少副产物的生成,从而提高了反应过程的经济性和产品质量。

分子筛催化剂在炼油领域中的应用进展已经取得了显著的成就,但是也面临着一些挑战,比如选择合适的分子筛载体、设计优化的反应工艺和提高催化剂的稳定性等方面。

未来,随着炼油工艺的不断优化和技术的进步,分子筛催化剂在炼油领域中的应用前景将更加广阔。

除了在炼油领域,分子筛催化剂在石油化工领域中也具有重要的应用价值。

石油化工是利用石油和天然气等烃类原料进行加工和生产化工产品的领域,分子筛催化剂在石油化工中的应用主要涉及合成气、合成油和合成醇等领域。

在合成气领域,分子筛催化剂可用于合成气的转化和升级反应。

合成气是一种重要的化工原料,可用于合成甲醇、合成烃和合成氨等产品,分子筛催化剂在合成气转化中具有良好的选择性和活性,能够提高产品得率和降低副产物的生成。

3.分子筛催化剂的未来发展趋势随着社会经济的不断发展和环境保护意识的日益增强,炼油与石油化工行业对于产品质量和环保要求也越来越高,这为分子筛催化剂的应用提出了更高的要求。

未来,分子筛催化剂的发展趋势主要包括以下几个方面:分子筛催化剂将更加注重产品的清洁化和绿色生产。

提高柴油加氢精制催化剂活性的方法研究

提高柴油加氢精制催化剂活性的方法研究

技术应用与研究一、柴油加氢精制技术1.柴油改质技术。

柴油改质技术的主要优势是降低芳烃含量,同时也可以减少密度,不过整体调整的幅度不算太大。

为了进一步降低芳烃的含量并提升辛烷值,往往需要添加氢,同时还要在单环芳烃中添加氢,这样一来常规的加氢催化剂就难以满足客观要求的。

随着近些年来国外陆续开发出加氢催化剂来满足工艺实际需求,近些年来国内也开始出现两端中低压加工技术,其特征是分别采用非贵金属加氢处理的催化剂以及活性较好的贵金属催化剂综合作用,能够有效降低反应温度,取得了良好的加工效果,减少了成本并提升了产品质量。

另外一类改质技术就是采取加氢裂化催化的方式来进行处理,能够使得柴油中的稠环芳烃发生裂化反应,以此来减少芳烃的含量,对于提升辛烷值也具有一定的帮助。

2.柴油临氢降凝技术。

在选择催化裂化脱蜡技术时,应该以改善油品、降低流动性为主要目标。

在临氢降凝技术应用时,需要选择合适的分子筛来作为催化剂,并且调整烃分子的转化点,以此来减少组分的要求。

在ZSM5分子筛合成技术中就选择了择形催化技术,该技术逐渐被各大石油公司拥有催化脱蜡,其应用最为广泛的就是我国开发的RIPP技术,该技术能够转变原组合模式,大幅度的提升柴油的整体品质,同时也可以减少低凝柴油的影响。

3.FHI技术。

FHI技术又被称之为加氢柴油异构降凝技术,其特征是借助于脱氢、酸性异构两种处理方式来实现加氢裂化催化的工艺技术。

该技术一般都可以采用加氢脱硫、脱氮脱芳香烃的方式来进行活化处理,能够很好的配合高活性催化剂来实现组合使用,应用过程中能够实现深度加氢脱硫脱氮,同样也可以适应于加氢裂化反应以及其他类型的高凝点组分异构化反应,在减少柴油产品的硫氮含量以及减少凝固点等方面都具有一定的优势。

二、提高FDS催化剂活性的关键1.USY分子筛的孔结构、酸性和结晶度控制技术。

分子筛孔结构以及酸性控制技术就是采用合适浓度的硝酸处理后实现离子交换,再次经过处理程序优化来减少分子筛的结晶度,提升孔总数,以此来达到催化剂活性的催化效果提升目的。

FC-14多产柴油加氢裂化催化剂研制及工业应用

FC-14多产柴油加氢裂化催化剂研制及工业应用
刘 昶 , 王凤来 , 杜艳泽 , 关明华
( 国石 化抚 顺石 油化 工研 究院 , 辽宁 抚 顺 13 0 ) 中 10 1

要 :F 一 4催化剂是抚顺石油化工研究 院 ( R P C1 F IP)开发的多产优质柴油的加氢裂化催化剂 。F — 4 c l
采用特种分子筛 c B为主要裂化组分 ,ห้องสมุดไป่ตู้ 分子筛是一种 i维直通道十二圆环大孑 分子 筛 ,具有硅铝 比高 、晶粒 L
润滑油基础油的需要 ,获得 了非 常大 的经济效益。


词 :加氢裂化 ;催化剂 ;分子筛 ;低凝柴油 ;应用
文献标识码 : A 文章编号 : 17 — 4 0( 0 2) 5 0 9 — 5 6 10 6 2 1 0 — 4 4 0
中图分类号 :T 2 E6 4
R e a a i n a m m e ca p r to nd Co r il Applc to fFC- 4 H y 0 r c i ia i n o 1 dr c a k ng Ca a y tf r Pr duc n o eDi s l t l s o o i g M r e e Fue l
Ab t a t F 1 aay t sah g c i i h d o r c i gc t l s d v l p d b u h n r s a c s t t f er lu sr c : C一 4 c t l s i h a t t y r c a k n aay t e eo e y F s u e r h i t u e o to e m i v y e n i p
1 W e O t mpe aur o l y r t e m bii .Be a e FC一 4 c tl tha x e lntc t l i ro m a e.i s b e pp id i a t c us 1 aays s e c le aaytc pe f r nc tha e n a le n m ny

FCC柴油加氢精制催化剂与工艺研究

FCC柴油加氢精制催化剂与工艺研究
1. 4 油品性质分析方法
硫、氮含量采用德国 Analytikjena 公司的 Multi EA 3100 S / N 分析仪测定; 族组成采用 Varian 3800 型毛细管气相色谱仪进行 分析; 凝点参考 GB / T 510 - 83 ( 91) 测定; 比重采用密度计法参 考 GB / T 1884 - 92 测定; 十六烷值采用十六烷值仪进行测定。
Key words: FCC diesel fuel; hydrogenation; catalyst; preparation; process
随着机动车辆的日益增多,自 20 世纪 80 年代以来世界各国 对柴油的需求量已呈增长趋势。近年来随着柴油发动机技术的 发展,特别是电喷技术的应用,使得世界各国对柴油的需求量越 来越大,而国内随着经济的快速发展,对柴油的需求量也在迅速 地增加,因此世 界 各 国 都 在 尽 力 增 产 柴 油[1]。但 在 柴 油 需 求 量 迅速增加的同时 也 出 现 了 一 系 列 的 问 题,其 中 最 典 型 的 就 是 汽 车尾气造成的城市大气污染。目前全球污染最严重的十大城市 的主要污染源都是汽车尾气,从源头解决汽车尾气污染,生产清 洁油品已成为 当 务 之 急[2]。因 此,研 制 出 一 种 性 能 优 良 的 柴 油 加氢精制催化剂具有重要的现实意义。本实验通过浸渍法制备 出一种加氢活性较高的 FCC 柴油加氢精制催化剂,并对其进行 工艺研究,考察了反应温度,体积空速和反应压力对此催化剂加 氢精制效果的影响。
项目
表 3 不同反应温度下生成油的物化性质
7 MPa,450∶1,1. 5 h - 1
7 MPa,450∶1,1. 0 h - 1
320 ℃ 330 ℃ 340 ℃ 350 ℃ 330 ℃ 340 ℃ 350 ℃

分子筛催化剂在制氢中的应用研究

分子筛催化剂在制氢中的应用研究

分子筛催化剂在制氢中的应用研究一直是催化领域的热门研究方向之一。

制氢是一项重要的工业过程,用于生产氢气,这在许多行业中都具有广泛的应用。

传统的制氢方法包括煤气化、蒸汽重整和水电解等,但这些方法存在一定的能耗高、成本高和环境污染等问题。

分子筛催化剂作为一种新型的材料,在制氢过程中展现出独特的优势,引起了研究人员的极大兴趣。

本文将通过综述相关文献和研究成果,探讨分子筛催化剂在制氢中的应用研究进展。

分子筛是一种具有高度有序孔道结构的多孔晶体材料,具有较大的比表面积和可控的孔径大小。

这使得分子筛在吸附、分离和催化等领域有着广泛的应用。

在制氢过程中,分子筛催化剂通过其特殊的结构和化学性质,能够有效地催化氢气产生反应,提高反应的选择性和效率。

研究表明,分子筛催化剂具有良好的稳定性、高活性和选择性,可以在较低的温度和压力下实现高效的氢气生产。

分子筛催化剂在制氢中的应用主要可以分为以下几个方面:一是催化甲烷重整制氢。

甲烷重整是一种常用的制氢方法,通过催化剂促进甲烷与水蒸汽反应生成氢气和一氧化碳。

传统的甲烷重整催化剂通常是铑、镍等贵金属催化剂,存在成本高的缺点。

而使用分子筛催化剂可以显著降低反应温度和增加氢气产率,提高反应效率。

研究者通过改变分子筛的结构和成分,设计出具有高活性和稳定性的催化剂,取得了较好的制氢效果。

二是催化重整制氢。

分子筛催化剂不仅可以用于甲烷重整,还可以用于其他碳氢化合物的重整制氢。

通过调控分子筛的孔径大小和化学性质,可以实现对不同碳氢化合物的选择性催化,提高氢气产率和纯度。

研究者利用分子筛催化剂,成功实现了从天然气、石油等碳氢化合物中高效制取氢气的目标,为工业生产提供了可行的解决方案。

三是催化水蒸气重整制氢。

水蒸气重整是一种常用的制氢方法,可通过水蒸气与碳氢化合物反应生成氢气。

分子筛催化剂在水蒸气重整中具有良好的抗碳结垢性能和长寿命特性,能够有效降低催化剂的失活速度,延长其使用寿命。

研究者通过改进催化剂的制备方法和反应条件,成功提高了水蒸气重整反应的效率和产率,为制氢工艺的优化提供了有力支持。

分子筛催化剂

分子筛催化剂

分子筛催化剂及其进化柴油机尾气的研究一、分子筛催化剂1、分子筛的相关解释分子筛, 常称沸石或沸石分子筛, 按经典的定义为“是具有可以被很多大的离子和水分占据孔穴(道) 骨架结构的铝硅酸盐”。

照传统定义,分子筛是具有均一结构,能将不同大小分子分离或选择性反应的固体吸附剂或催化剂。

狭义讲,分子筛是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐,由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键连相连形成孔道和空隙体系,从而具有筛分分子的特性。

基本可分为A、X、Y、M和ZSM几种型号,研究者常把它归属固体酸一类。

2、分子筛催化剂的分类及其特点分子筛按孔道大小划分,分别有小于2 nm、2—50 nm和大于50 nm的分子筛,它们分别称为微孔、介孔和大孔分子筛。

分子筛根据孔径大小可分为微孔、介孔和大孔分子筛3 大类。

微孔分子筛具有强酸性和高水热稳定性等优点和特殊“择形催化”性能,但也存在着孔径狭窄、扩散阻力大等缺点,从而大大限制了在大分子催化反应中的应用。

介孔分子筛具有比表面积高、吸附容量大、孔径大等特点,在一定程度上解决了传质扩散限制问题,但其酸性较弱且水热稳定性较差,导致其工业应用受到了限制。

为了解决上述问题,研究人员开发了多级孔分子筛,该分子筛结合了介孔和微孔分子筛的优点,在石油化工领域具有不可估量的应用前景。

3、分子筛的催化特性(1)催化反应的活性要求:比表面积大,孔分布均匀,孔径可调变,对反应物和产物有良好的形状选择;结构稳定,机械强度高,可耐高温(400~600℃),热稳定性很好,活化再生后可重复使用;对设备无腐蚀且容易与反应产物分离,生产过程中基本不产生“三废”,废催化剂处理简单,不污染环境。

如择形催化的研究体系,几乎包括了全部的烃类转化和合成,还有醇类和其它含氮、氧、硫有机化合物以及生物质的催化转化,这些都为基础研究、应用研究和工业开发开辟了广阔的领域。

一些含过渡金属的沸石分子筛不仅应用到传统的酸碱催化体系中,而且也应用到氧化一还原催化过程中。

柴油非临氢降凝催化剂分子筛高效脱氯剂无粘结剂小球

柴油非临氢降凝催化剂分子筛高效脱氯剂无粘结剂小球

柴油非临氢降凝催化剂分子筛高效脱氯剂无粘结剂小球一、柴油非临氢降凝催化剂简介柴油非临氢降凝催化剂是一种用于柴油加氢精制的催化剂,主要作用是将高分子量的芳香烃和不饱和烃转化为低分子量的脂肪烃和环烷烃,从而提高柴油的稳定性和抗氧化性能。

该催化剂通常采用分子筛作为载体,并添加适量的活性金属和助剂。

二、分子筛在催化剂中的作用1. 分子筛具有大孔径和高比表面积,可以提供充足的反应表面,增加反应物与催化剂之间的接触面积,促进反应物分子间相互作用。

2. 分子筛具有特殊的孔道结构,可以选择性地吸附特定大小、形状和极性的分子,从而实现对反应物的选择性吸附和转化。

3. 分子筛具有优异的稳定性和耐腐蚀性能,在高温、高压等恶劣条件下仍能保持良好的活性和选择性。

三、高效脱氯剂的作用在柴油加氢精制过程中,氯化物是一种常见的污染物,会降低催化剂的活性和选择性,影响产品质量。

因此,需要添加高效脱氯剂来去除氯化物。

高效脱氯剂通常采用无粘结剂小球作为载体,并添加适量的活性成分和助剂。

其主要作用是将氯化物转化为无害的氯化氢和水,从而减少对催化剂的损害。

四、无粘结剂小球的优点1. 无粘结剂小球具有较高的孔容和孔隙度,可以提供充足的反应表面,增加反应物与催化剂之间的接触面积。

2. 无粘结剂小球具有良好的机械强度和耐磨性能,在反应过程中不易磨损或碎裂。

3. 无粘结剂小球具有较好的流动性和装填性能,可以方便地进行工业生产和使用。

五、总结柴油非临氢降凝催化剂是一种重要的柴油加氢精制催化剂,采用分子筛作为载体,添加适量的活性金属和助剂。

高效脱氯剂是一种常用的污染物去除剂,采用无粘结剂小球作为载体,添加适量的活性成分和助剂。

无粘结剂小球具有较高的孔容、机械强度和流动性能,可以提高催化剂的效率和稳定性。

分子筛催化剂在石化催化反应中的应用研究

分子筛催化剂在石化催化反应中的应用研究

分子筛催化剂在石化催化反应中的应用研究石化催化是现代石油化工生产中普遍采用的技术之一,广泛应用于炼油、化工、能源等领域。

而分子筛催化剂作为一种新型催化剂,因其具有高催化效率、高选择性、高稳定性等优良特性,逐渐被应用于石化催化反应中,成为石化催化技术的重要组成部分。

一、分子筛催化剂的发展历程分子筛催化剂,起源于20世纪50年代,最初并不是为了应用于石化催化而研制的,而是为了来源于核能反应工业中的废物处理而研制的吸附剂。

1959年,美国研究人员在吸附剂中发现了分离气体的能力,这启发了人们对其进一步研究。

1962年,人们首次成功合成了分子筛,成为固体酸催化剂的一种新型代表。

分子筛的成功合成是催化领域的重要进步,从此催化剂由液态、气态逐渐转变为固态催化。

并且,随着科技的发展,分子筛的组成、结构、形貌等都得到不断优化和改良,其催化性能得到了显著提升,也为分子筛催化剂的应用打下了坚实的基础。

二、分子筛催化剂的优势1. 高活性分子筛催化剂由于其内在的微孔结构,使其具有非常高的比表面积。

这种高比表面积的优势,能够使催化剂大大提高其活性和反应效率。

例如,将分子筛催化剂应用于催化裂化反应中,可以显著增加产品产率和质量。

2. 高选择性分子筛催化剂由于其特殊的孔径和功能基团,其反应物分子仅能在其孔道内进行选择性反应,而其他分子则不能进入,这使得分子筛具有非常高的选择性。

例如,在环氧化反应中,分子筛催化剂可以对顺式的反应物进行选择性加成,达到高品质、高产率的反应结果。

3. 高稳定性分子筛催化剂通常由硅、铝等无机氧化物组成,具有相对稳定的物化性质。

这种高稳定性的优势,使得它能够耐受高温、高压等复杂环境,长期保持催化性能并不失活,这对于石化生产的长期稳定性具有非常重要的意义。

三、分子筛催化剂在石化催化反应中的应用1. 催化裂化反应催化裂化反应是目前最为广泛应用于石化催化领域的技术之一。

催化裂化反应中,分子筛催化剂被广泛应用于裂化催化剂中。

分子筛在催化反应中的应用研究

分子筛在催化反应中的应用研究

分子筛在催化反应中的应用研究分子筛是一种具有均匀微孔结构的结晶性硅铝酸盐材料,由于其独特的孔道结构、高比表面积、良好的热稳定性和化学稳定性,在催化反应中得到了广泛的应用。

本文将对分子筛在催化反应中的应用进行详细的研究和探讨。

一、分子筛的结构与性质分子筛的结构主要由硅氧四面体和铝氧四面体通过共用氧原子连接而成,形成了规则的三维孔道结构。

这些孔道的大小和形状可以通过调节硅铝比和合成条件来控制。

分子筛具有高比表面积,这使得其能够提供大量的活性位点,有利于反应物的吸附和反应的进行。

此外,分子筛的孔道结构具有择形选择性,即只允许特定大小和形状的分子进入孔道内发生反应,从而提高反应的选择性。

二、分子筛在催化反应中的作用机制1、反应物的吸附与活化分子筛的孔道结构和表面性质能够使反应物分子在其表面发生吸附,并通过与活性位点的相互作用而被活化,降低反应的活化能。

2、择形催化由于分子筛孔道的尺寸限制,只有与孔道大小相匹配的分子能够进入孔道内进行反应,从而实现择形催化,提高目标产物的选择性。

3、酸催化作用分子筛表面存在酸性位点,如 Brønsted 酸位点(质子酸)和 Lewis 酸位点(缺电子中心),能够催化许多酸催化反应,如烃类的裂解、异构化等。

三、分子筛在各类催化反应中的应用1、石油化工领域在石油炼制过程中,分子筛催化剂被广泛应用于催化裂化、加氢裂化、异构化等反应。

例如,Y 型分子筛在催化裂化反应中能够将重质油转化为轻质油和气体产物,提高汽油的产量和质量。

2、精细化工领域在精细化工生产中,分子筛也发挥着重要作用。

例如,在甲苯的选择性氧化反应中,使用具有特定孔道结构的分子筛可以提高对苯甲醛的选择性。

3、环境保护领域分子筛催化剂在环境保护方面也有应用,如用于汽车尾气的净化、挥发性有机物(VOCs)的催化氧化等。

通过催化反应将有害气体转化为无害物质,减少对环境的污染。

四、分子筛的改性与优化为了进一步提高分子筛的催化性能,常常需要对其进行改性和优化。

分子筛催化反应技术的发展及应用

分子筛催化反应技术的发展及应用

分子筛催化反应技术的发展及应用分子筛催化反应技术指的是使用具有多孔性或介孔性的材料,通过反应物在孔道内扩散、吸附、反应、再脱附的循环过程,实现催化反应的一种技术。

这种技术可以提高反应速率和选择性,降低反应温度和能量消耗,广泛应用于石油化学、化工、制药等领域。

分子筛催化反应技术的发展可以追溯到20世纪初,当时的研究主要集中在天然分子筛(如沸石)的制备和性质研究上。

20世纪50年代中期,人们开始通过合成获得一些新型的分子筛,如分子筛X、Y等,这些分子筛具有更大的比表面积和更高的孔隙容积,为分子筛催化反应技术的应用奠定了基础。

随着合成技术的不断改进,现在已经可以制备出介孔分子筛和纳米分子筛等各种具有特殊结构和性能的分子筛。

这些新型分子筛使得分子筛催化反应技术在化工、石油和制药等领域中得到广泛应用。

分子筛催化反应技术的主要应用领域之一是石油化工。

在油品加工过程中,分子筛可以用于催化裂化、异构化和氢化反应等。

其中,催化裂化是将重质油分子分解成轻质油品和化学原料的重要手段。

分子筛作为催化剂,可以提高反应速率和选择性,降低反应温度和压力。

在化工领域,分子筛催化反应技术主要应用于氧化、氢化、烷基化和醇醚化等反应。

其中,氧化反应可以将低价化学物质转化成高价有机物或无机物,如将甲烷氧化成甲醛,乙烯氧化成丙烯醛等。

氢化反应可以将不饱和化合物转化成饱和化合物,如将苯乙烯氢化成乙苯。

烷基化反应可以将低碳化合物转化成高碳化合物,如将甲烷烷基化成乙烷。

醇醚化反应可以将醇和醚的分子重组成大分子化合物,如将甲醇和乙烯醚醚化成異丙醇。

在制药领域,分子筛催化反应技术主要应用于有机合成反应和药物制剂中的分离和纯化。

分子筛可以用于催化酯化、羟化和缩合等反应,在药物分离和纯化中,分子筛可以通过吸附和分子筛柱等方式实现药物分离和纯化。

与传统催化剂相比,分子筛具有孔径狭窄、内部表面积大、孔隙结构可控、选择性高等特点,而且可以通过控制孔径和孔隙结构实现对反应性质和转化率的调节。

分子筛制氢的使用情况

分子筛制氢的使用情况

分子筛制氢的使用情况分子筛是一种具有特殊孔径结构的材料,它能够通过分子大小和形状的选择性吸附和分离不同分子。

分子筛在制氢领域有着广泛的应用。

分子筛在煤炭气化制氢中起到了重要的作用。

煤炭气化是一种将煤炭转化为气体燃料的过程,其中产生的合成气中含有大量的CO和H2。

而分子筛可以通过选择性吸附CO,实现CO和H2的分离,从而提高氢气的纯度。

这样可以使得制氢的效率更高,减少了后续处理工艺的复杂性。

分子筛在炼油厂中的应用也十分重要。

炼油厂生产的原油常常含有大量的硫化物和其他杂质,而这些杂质会对催化剂产生毒性作用,降低其活性。

因此,需要通过对原油的加氢处理来去除硫化物等杂质。

而分子筛可以作为加氢催化剂中的填料,选择性吸附硫化物,减少对催化剂的毒性作用,从而提高加氢反应的效果。

分子筛还被广泛应用于天然气脱硫中。

天然气中常常含有大量的二氧化碳和硫化氢等有害气体。

分子筛可以通过选择性吸附这些有害气体,从而净化天然气,并达到脱硫的目的。

这对于保护环境、提高天然气的利用价值具有重要意义。

除了上述应用,分子筛还在电解水制氢中发挥着重要作用。

电解水是一种利用电能将水分解成氢气和氧气的过程。

然而,电解水的效率往往受到氧气的产生而限制。

而分子筛可以通过选择性吸附氧气,阻止其在电解过程中的生成,从而提高了制氢的效率。

分子筛还可以用于制备高纯度氢气。

在一些特殊领域,如半导体制造和核工业中,对氢气的纯度要求非常高。

分子筛可以通过选择性吸附杂质气体,实现对氢气的纯化,从而满足这些特殊领域的需求。

分子筛在制氢领域有着广泛的应用。

它可以用于煤炭气化制氢、炼油厂的加氢处理、天然气脱硫以及电解水制氢等方面,都发挥着重要的作用。

在未来,随着科学技术的不断进步,分子筛在制氢领域的应用将会更加广泛,同时也有望在其他领域有更多的突破和应用。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

本科毕业论文题目:多孔分子筛及其在柴油催化加氢方面的应用学院:化学与化工学院班级: 09级化学六班姓名:郭慧指导教师:刘建红职称:副教授完成日期: 2013 年 05 月 20 日多孔分子筛及其在柴油催化加氢方面的应用摘要:近年来,随着经济的快速发展,各国对能源的需求也日益增大,柴油由于其耗油量比汽油少等特点被作为各种车辆的主要燃料。

但柴油教汽油含更多的杂质,燃烧时也更容易产生烟尘,造成空气污染。

并且由于近来为提高柴油的十六烷值而加入的十六烷值改进剂中普遍含有S、N等造成空气污染的主要元素,柴油的柴油的清洁化生产显得更为迫切。

多孔分子筛材料的出现有有效的解决了这些问题,并且随着科学家的研究,多孔分子筛特别是微孔-介孔复合分子筛在石油化工领域显示出了优越的催化性能及良好地应用前景。

关键词:复合分子筛;柴油;加氢脱硫;加氢脱芳烃;应用目录1.前言 (3)2.多孔分子筛材料的发展 (3)2.1 微、大孔分子筛简介 (4)2.2 介孔分子筛简介 (4)2.3 复合分子筛简介 (7)3. 复合分子筛在柴油催化裂化方面的应用 (8)3.1?复合分子筛在加氢脱硫中的应用研究 (9)3.2复合分子筛在加氢脱芳烃中的应用研究 (11)4.结束语 (12)参考文献 (12)致谢 (16)1.前言近年来,随着经济的快速发展,各国对能源的需求也日益增大,常规原油资源的日益枯竭与用量的逐步增大使得世界原油供应呈现出重质劣化的发展趋势。

虽然各种新能源不断被开发利用,但石油仍是用量最大、最主要的能源。

由于石油资源的不可再生性,科学家一直致力于其高效清洁使用的研究。

中国作为能源大国,其石油能源用量随着私家车数量的快速增大也逐渐呈现出供不应求的态势。

柴油作为机动车辆的主要燃料,其效率教汽油要高,但是比起汽油来,柴油含更多的杂质,它燃烧时也更容易产生烟尘,造成空气污染。

随着环境保护要求的日益提高,对车用清洁柴油提出了越来越严格的要求:降低硫含量、芳烃含量及提高十六烷值。

在2004年世界燃料会,美国、欧洲和日本3家汽车制造商协合发表了《世界燃油规范》,将车用柴油标准分为4类,对硫含量、芳烃(包括多环芳烃)含量以及十六烷值等都提出了严格的要求,Ⅲ类标准中要求柴油硫含量降到小于30μg/g或小于50μg/g,并规定多环芳烃质量分数小于2%。

目前,世界各国普遍采用催化裂化二次加工工艺以提高轻质油的产量来炼制原油。

重油催化裂化技术的开发推广,使得二次加工的柴油馏分质量下降,表现为十六烷值低,安定性变差[20]。

中国车用柴油30%来自催化裂化,由于其芳烃含量高,十六烷值低,特别是重油催化裂化柴油的十六烷值更低。

随着我国加入WTO,石油市场逐步开放,这就要求我国柴油质量也与国际接轨。

为了改善抗爆性、安定性和低温流动性,必须进行加氢精制降低芳烃含量,才能达到车用柴油的使用要求。

因此, 在能源与环境危机日益加重的今天,催化裂化柴油的深度脱硫、脱芳烃以及催化加氢成为了柴油清洁化生产的关键,寻找到一种高效可行且环境友好的催化剂成为了一个迫在眉睫的问题,各种多孔分子筛也随着人类的需求应用而生,并且快速发展成为工业生产方面必不可少的催化剂类型以适应环保和节能这当今可持续发展的两大主题[22]。

2.多孔分子筛材料的发展1959年,著名的物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼(Feynman R P)曾设想,如果人类能够在原子或分子的尺寸上加工材料,那么将会有许多激动人心的新发展。

基于理查德·费曼的设想,18世纪中叶人们对沸石做了大量的研究。

1997年,Russellet al为描述沸石分子大小的孔道结构及其对分子的筛效应提出了“分子筛”的概念,理查德·费曼的设想得以实现[2]。

分子筛是具有网状结构的天然或人工合成的具有特殊的多孔结构的化学物质[6]。

它具有规则而均匀的孔道结构,其中包括孔道的大小、形状、维数、走向及孔壁的组成和性质。

由于其展现出良好的发展前景而被广泛应用于催化、吸附、分离和离子交换等领域。

按照国际纯粹应用化学联合会(IUPAC)的建议,分子筛材料根据孔径的大小分为3类:孔径尺寸小于2 nm的为微孔(microporous)分子筛, 介于2~50 nm之间的为介孔(mesoporous)分子筛,大于50nm的为大孔(macroporous)分子筛[1] 。

2.1 微、大孔分子筛简介微孔分子筛材料由于其具有较高的水热稳定性和强酸性以及较大的比表面积等优点,已作为现代石油和化工催化剂广泛使用。

但是在在石油化工和催化工业迅猛发展的今天,因其孔径均小于2nm,一方面大分子反应物不容易进入其孔道内导致多数反应只能在其外表面进行,另一方面孔道内形成的大分子不能快速溢出经常导致副反应发生[11],这不仅影响了其有效活性,而且降低了其选择性[4]。

大孔分子筛具有三维规则结构、孔径较大、分布均匀、期性排列较强和催化活性较高等特点,但是由于其孔径过大,不具有筛选小分子的能力,不具有较大的应用价值。

为解决微孔材料和大孔材料在大分子催化、吸附、分离以及重油裂化等方面的不足,科学家努力寻求一种与之相适应的具有较大规则孔径结构的、允许大分子通过且对小分子也具有筛选功能的有序的多孔材料。

2.2 介孔分子筛简介有序介孔材料的合成早在1971年就己开始。

直到1992年,Mobil石公司的科学家Kresge和Beck等首次使用烷基季铵盐阳离子表面活性剂作模板剂水热晶化合成了结晶硅酸盐硅铝酸盐等结构新颖有序的硅氧基介孔分子筛材料M41S 系列,揭开了有序大孔径材料的研究序幕并被认为是介孔材料合成的真正开始[44]。

该系列材料包括六方状的MCM-41、立方状的MCM-48和层状的MCM-50等,其孔道呈规则的介孔(2~50nm)孔道排列,且孔径在1.5~10 nm范围内可连续调节,具有巨大的比表面积(>1 000cm2/g)和良好的热及水热稳定性。

其中,MCM-41在合成的过程中条件易于控制,是目前研究较多的介孔材料之一。

MCM-48的三维孔道利于反应物的传输,在大分子吸附、分离和催化等方面的应用优于MCM-41。

与MCM-41相比,MCM-48和MCM-50的研究文献不是很多,主要原因在于它们的合成比较困难。

HMS是由美国密歇根州立大学的Pinnavaia教授最先合成的。

Pinnavaia教授采用中性模板剂为结构导向剂,通过中性模板剂之间的氢键作用和非离子型自组装过程合成HMS,在合成的过程中,反应条件较为温和,反应易于控制,模板剂可回收利用。

研究结果表明,通过中性模板剂合成的介孔材料,在孔道结构上呈蠕虫状,有序度较低。

但优点在于其具有很窄的孔径分布和较厚的孔壁,热稳定性和水热稳定性都有所提高。

与微孔材料相比,介孔材料以其较大的孔径和比表面积客服了微孔材料孔径小的缺点,使得微孔材料中难以完成的大分子催化、吸附、主客体分离及重油裂化等过程成为可能,并以其纳米级孔道作为纳米粒子的“微型反应器”,充分发挥了其结构优势,成为国内外化学、材料、物理、生物及信息等众多领域的研究热点,成为分子筛科学发展的一个重要里程碑,显示出其美好的应用前景[2]。

但是在后续研究中,科学家发现该类介孔分子筛还存在许多缺陷,如介孔分子筛的无定型孔壁造成了其水热稳定性不够理想、酸位较弱、催化活性不够等缺点,且其模板剂用量大且价格较为昂贵,工业应用潜力不大。

鉴于介孔分子筛在应用中存在的问题,科学家对介孔材料进行了一系列的改性,并考察其应用。

1998年美国加州大学圣巴巴拉分校的Stucy教授和我国复旦大学的赵东元教授等人首次采用二嵌段或者三嵌段聚合物作为模板剂合成了SBA- n系列介孔材料。

在孔径分布,孔径大小和孔壁厚度方面,SBA-n系列介孔材料均比前两类介孔材料有很大程度地提高。

该系列材料的成功合成克服了其它介孔材料水热稳定性差、模板剂昂贵等缺点,为介孔分子筛的改性和应用提供了更为广泛的空间,成为当时国际材料界研究的热点[43]。

其中具有六方结构(P6mm)的SBA-15和具有三维结构(Im3m)的SBA-16是该系列的代表。

但较SBA-16较为苛刻的合成条件,SBA-15更引人注目。

SBA-15是在酸性条件下,利用双亲性非离子三嵌段表面活性剂(聚乙烯醚-聚丙烯醚-聚乙烯醚三嵌段共聚物,PEO-PPO-PEO,P123)为模板剂合成的,其结构为有序的六方相结构。

SBA-15介孔分子筛具有比表面积大、孔径分布均一、水热稳定性高等特点,是一种优良的催化剂载体。

但其孔径较大,因此其N2吸附-脱附等温线含有H1型迟滞环。

SBA-15的热稳定性高于900℃,并且在除去模板剂之后仍然具有较高的热稳定性。

与MCM-41只含有介孔相比,SBA-15含有一定量的微孔,这些微孔是由于亲水的环氧乙烷链插入SiO2中所致。

韩国的Ryoo教授等利用SBA-15作为模板剂合成出了稳定的三维多孔碳材料,进一步证实了SBA-15介孔分子筛孔壁中微孔的存在。

并且SBA-15的介孔是可以随着合成条件或合成后处理而调节的。

低温(60℃)合成的产物孔壁不与主介孔孔道相连通;中等温度(100℃)合成的产物其主介孔孔道的孔径变大,孔壁变薄;高温(130℃)的合成产物主孔道被扩张至9nm,但其孔壁厚度只剩下2nm左右。

发生这些变化的主要原因是表面活性剂中亲水基团PEO的性质随温度的变化而变化。

但是SBA-15表面呈惰性且无活性中心,使其在催化方面的应用受到了一定的限制。

人们通过不同的方法将酸、碱、氧化还原中心和活性物种引入到SBA-15中,试图通过这些来拓展其应用范围。

相较M41S和HMS系列,SBA-15和SBA-16介孔分子筛具有更加优良的结构性能:规整的孔道结构;较窄的孔径分布;孔径可以连续在4~30nm之间调控。

由于结构更规整,因此SBA-15与SBA-16具有更好的水热稳定性,同时表面存在大量的硅羟基,其内表面和孔道内易于修饰和掺杂其它原子。

作为一种新兴的材料,SBA-15与SBA-16在化学工业、环境能源、生物技术、吸附分离、催化及光、电、磁等众多领域有很大的应用前景。

尤其在多相催化领域,SBA-15与SBA-16作为催化剂或催化剂载体,不仅在原油加工过程中显示出巨大的应用潜力,而且在精细化学品制备和大分子化学品处理等合成工艺方面提供了更为经济和环境友好的技术途径。

2.3 复合分子筛简介但是介孔分子筛在实际中的应用也不尽人意。

由于介孔分子筛孔径分布均匀单一、孔壁较薄、高温下容易坍塌等原因,其工业应用受到了限制。

为了克服微孔分子筛和介孔分子筛的局限性,使二者优势互补,研究者开发了一系列具有双重孔结构和双重酸性的复合分子筛。

复合分子筛是在介孔分子筛的基础上发展起来的一种新型的多孔材料。

相关文档
最新文档