介孔分子筛催化剂应用研究进展

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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。

分子筛催化剂的制备与性能研究

分子筛催化剂的制备与性能研究

分子筛催化剂的制备与性能研究近年来,随着工业化进程不断加快,新型催化剂的研究也越来越受到重视。

其中,分子筛催化剂因其结构独特、高度可控的孔道结构、特殊的酸碱性质等优异性能而备受关注。

本文将介绍分子筛催化剂的制备方法以及其在催化反应中的性能研究。

一、分子筛催化剂的制备方法目前,制备分子筛催化剂的方法主要有化学合成法、水热合成法、溶胶-凝胶法、模板法等。

其中,模板法是目前应用最为广泛的方法之一,其基本原理是:利用有机物模板剂在水热反应过程中形成的空旷空间,从而构建出具有孔道结构的微孔或介孔分子筛催化剂。

相较于其他制备方法,模板法的催化剂具有孔径分布均匀、孔径可控、比表面积大、孔道结构稳定等优点。

其具体制备流程如下:1. 在一定温度下,加入氢氧化钠(NaOH)等碱性物质,使溶液保持一定的碱度。

2. 溶解硅酸钠(Na2SiO3)、氢氧化铝(Al(OH)3)等源材料,制备出水热合成原液。

3. 添加有机物模板剂,如季铵盐,然后将此原液置于高压釜内进行水热反应。

4. 进行烘干、焙烧等后处理工序,最终制得分子筛催化剂。

二、分子筛催化剂的性能研究1. 孔道结构的研究孔道结构是决定分子筛催化剂性能的重要因素之一。

常见的性能测试方法有X射线衍射(XRD)、氮气吸附/脱附法等。

其中,XRD能够确定催化剂的晶体结构,而N2吸附/脱附法则可以测定催化剂的孔径、孔容、比表面积等参数。

一些研究表明,孔径≤2nm的ZSM-5型分子筛催化剂,适用于烷烃催化转化反应;孔径在2-4nm的分子筛,适用于烯烃分子重排反应;而孔径在4-10nm的分子筛,适用于脂肪酸酯催化加氢反应。

2. 催化活性的研究催化活性是衡量催化剂性能的另一个关键指标。

通常采用循环使用催化剂、反应产物分析等方法来研究催化剂的催化活性。

常用的反应类型包括:芳香烃、烷基芳香烃、芳香烃异构化、烯烃加氢等。

对于ZSM-5型分子筛催化剂,其有效反应机理为酸性环境下的“裂解-转化-重构”过程。

介孔分子筛SBA-15的研究进展

介孔分子筛SBA-15的研究进展
Dalian Institute of Chemical Physics Chinese Academy of Sciences
Dalian Institute of Chemical Physics Chinese Academy of Sciences
reference
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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。

MCM-41介孔分子筛在精细有机合成非均相催化中的应用

MCM-41介孔分子筛在精细有机合成非均相催化中的应用

题目MCM-41介孔分子筛在精细有机合成非均相催化中的应用作者姓名巴得儒指导教师王长青班级14级化学工程与工艺学号20142090132MCM-41介孔分子筛在精细有机合成非均相催化中的应用摘要:本文综述了近年来介孔分子筛MCM-41在精细有机合成非均相催化中的应用,特别是手性合成等领域的研究进展。

关键词MCM-41非均相催化剂精细有机合成手性合成固相化Abstract Recent researches focusing on the application of mesoporous MCM-41 to heterogeneous catalysis in the synthesis of fine chemicals are reviewed.MCM-41,with an extremely high surface area,uni-Form pores of 15—100•and mild acidity,shows great promise in catalysis of bulky molecule reactions in-volved in the synthesis of fine chemicals especially chiral compounds.Key words MCM-41; heterogeneous catalysis; fine chemical synthesis; chiral synthesis; immobi-lization在传统精细化学品生产过程中大量使用均相酸碱催化剂。

由于其存在难分离、难重复利用和腐蚀污染严重等问题,已成为制约精细化学品生产可持续发展的“瓶颈”。

因此,开发精细合成用环境友好固体酸碱催化剂已成为催化剂研制的热点领域之一。

具有大比表面积的多孔物质如:有机树脂和无机多孔沸石等作为载体的催化剂得到了巨大的发展。

但由于受这些载体本身结构和性能的限制,其在精细有机合成中的催化应用受到了束缚。

介孔分子筛MCM-41在有机催化中的研究进展

介孔分子筛MCM-41在有机催化中的研究进展

相 法制 备 的 MnS l 1 1MC 4 催 化 剂具 有 较 (a n /A 一 M一 1 e
高 的催化 活性 和环氧 化物选 择性 ,而 且催 化剂 的性 能 与制备 过程 中微波 辐射 的时 间有关[ 3 1 Matr 。M s i e— F rh n 等 将 M0 2 载到 s— M一 1 , aaa i O负 iMC 4 上 并对 1 一 己烯 、一 1 辛烯 环 氧化 反应 ,在 比较 温 和 的反应 条件 下 环 己烯 和环 辛烯 的选择 率在 9 %~ 9 4 5 9 %I 1 。
目前 。在 以分 子氧作 为氧 化剂均 相催 化烯烃 环
氧化 的研究 中 ,应 用醛类 化合 物作 为氧转 移试 剂是

1 环 氧 化 反应
环 氧化合 物 作为有 机合 成 中间体具 有广 泛应用
种有 效 的方 便 的促进烯 烃环 氧化 的方法 。 但是 , 均
相催 化剂难 于分离 和重 复使用 ,因此将 均相催 化剂 多相 化是发 展新 型催化 体系 的有效 方法 。 任通 、 闫亮
等 多种 方 法 引入 催 化 活 性 中心『 2 1 属 原 子 、 多 。金 杂 酸、 类、 胺 金属化 物 和过渡 金属 络合物 等催 化剂可 以
通 过掺 杂 、 载 、 接 等 方 法 引进 到 MC 4 负 嫁 M一 1介 孑 L 孔道 中 ,在催 化领 域潜在 的应 用价值 引起 了人们 广 泛 的关 注 MC 4 介 孑 分 子筛 在催化 领域 中主要 M一 1 L 应用 于催 化氧化 反应 、 化加氢 、 催 聚合 、 缩合 反应 、 烷 基化 反 应 、 构化 反 应 、 化 裂 化及 光催 化等 方 面 , 异 催 并且 得 到广泛 的研 究 。因此 ,本文 总结 了 MC 4 M一 1 介孑 分 子筛在 有机 催化领 域 的研究 进展 。 L

分子筛催化剂的发展及研究进展

分子筛催化剂的发展及研究进展

分子筛催化剂的发展及研究进展摘要:分子筛是一种具有特定空间结构的新型催化剂,具有活性高、选择性好、稳定性和抗毒能力强等优点,因此,近几十年来它作为一种化工新材料发展的很快,应用也日益广泛。

特别是在石油的炼制和石油化工方面作为工业催化剂发挥了很重要的作用。

本文介绍了几种常见的分子筛及应用前景,并对分子筛的性能做了详尽的概述[1]。

关键词:分子筛;催化剂;应用;性能Development and research of the molecular sieve catalystAbstract:Zeolite is a new catalyst with specific spatial structure, with high activity, good selectivity, advantages, stability and antitoxic ability etc. Therefore, in recent decades, as a kind of new material chemical development soon, have been widely applied in. Especially as industrial catalysts in refining and petrochemical petroleum plays a very important role. This paper introduces the composition and application of molecular sieve, and the properties of molecular sieves as described in detail.Key words:Molecular sieve;catalyst;application;performance1.分子筛的发展现状所谓分子筛催化剂,就是将气体或液体混合物分子按照不同的分子特性彼此分离开的一类物质,实际上是一些具有实际工业价值且具有分子筛作用的沸石分子筛,构成沸石分子筛基本结构特征主要是硅氧四面体和铝氧四面体,这些四面体交错排列形成空间网状结构,存在大量空穴,在这些空穴内分布着可移动的水分和阳离子。

介孔分子筛的功能化制备及催化性能研究进展_詹望成

介孔分子筛的功能化制备及催化性能研究进展_詹望成

.化工进展CHEMICAL INDUSTRYAND ENGINEERING PROGRESS介孔分子筛的功能化制备及催化性能研究进展詹望成,卢冠忠,王艳芹(结构可控先进功能材料及其制备教育部重点实验室,华东理工大学工业催化研究所,上海200237)摘要:介绍了介孔分子筛经杂原子取代,引入酸功能、氧化还原功能;经有机-无机嫁接(杂合),引入聚合催化功能、酸催化功能、手性催化功能;经修饰的介孔分子筛,用作固定化酶催化剂的载体;作为催化剂的载体,用于负载过渡金属及其氧化物和制备负载化的固体酸催化剂。

综述了介孔分子筛经功能化制备及催化性能的研究进展。

关键词:介孔分子筛;功能化;制备;杂原子取代;嫁接;负载中图分类号:TQ 424.25 文献标识码:A 文章编号:1000-6613 (2006) 01-0001-07Preparation and catalytic activities of functionalized mesoporousmolecular sievesZHAN Wangcheng, LU Guanzhong, WANG Yanqing (Lab for Advanced Materials, Research Institute of Industrial Catalysis, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237)Abstract:The preparation of functionalized mesoporous molecular sieves were introduced, which are including the formation of the acid active sites, redox active sites and used the support for immsobilizing enzyme catalysts by heteroatomic substitution; the formation of polymerization active sites, acid active sites or chiral catalysis sites by the organic —inorganic graft (or hybridization); as the carriers, the transition metals, transition metal oxides and acid catalysts are supported. The progresses on the preparation and catalytic activities of the functionalized mesoporous molecular sieves are reviewed.Key words :mesoporous molecular sieve ;functionalization ;preparation ; heteroatomic substitution ;graft; support介孔分子筛,是指孔径在2〜50 nm、孔分布均匀且具有规则孔道结构的无机多孔材料。

分子筛固体碱催化制备生物柴油的研究进展

分子筛固体碱催化制备生物柴油的研究进展
s i e v e s b a s e w e r e s u mma r i z e d . S o me s u g g e s t i o n s o n t h e r e s e a r c h d i r e c t i o n o f mo l e c u l a r s i e v e s o l i d b a s e c a t —
工业应用前景。其 中, 分子筛 固体碱催化剂因原料
来源充足 、 成本低 、 制备工艺简单 、 催化性 能较好等 特点, 成为当前研究的热点。 分子筛是一种硅铝酸盐的晶体 , 属于固体酸类 , 不适 用 于碱性催 化 反 应 , 但 分 子 筛 具 有 明确 的孔 腔
分布、 高 比表面 积和 良好 的热稳 定 性 , 可 以作 为载 体
a l y s t s or f b i o di e s e l we r e p r e s e nt e d. Ke y wo r d s: b i o d i e s e l ;t r a n s e s t e r i ic f a t i o n;mo l e c u l a r s i e v e s o l i d b a s e
生物 柴油是 环境 友好 型可 再生 能源 , 目前 , 二 [ 业 上 主要 采用 均相 催 化法 制 备 , 但 存 在 着 反 应 完 成后 催 化剂 分离 困难 , 产物需 要 水洗 , 产 生大量 废 水 的问
格 中的 N a 和 C l 一 全 部 换 成 笼 , 并 用 y笼 连接 起
i n c l u d i n g MC M- 4 1 , S B A 一 1 5, e t c . m o d i i f e d m i c r o p o r o u s a n d( A, X a n d Y)t y p e m e s o p o r o u s mo l e c u l a r

有序介孔分子筛sba-15的改性研究进展

有序介孔分子筛sba-15的改性研究进展

第48卷第12期2019年12月应㊀用㊀化㊀工AppliedChemicalIndustryVol.48No.12Dec.2019收稿日期:2019 ̄04 ̄11㊀㊀修改稿日期:2019 ̄05 ̄09基金项目:宁夏自然科学基金研究项目(NZ17094)作者简介:张志(1995-)ꎬ男ꎬ安徽铜陵人ꎬ北方民族大学在读硕士ꎬ师从袁红教授ꎬ研究方向为可再生能源㊁固体酸催化剂的制备ꎮ电话:19995385102ꎬE-mail:1558738905@qq.com通讯联系人:袁红ꎬ教授ꎬ硕士生导师ꎬE-mail:yhyxw_co@163.com有序介孔分子筛SBA ̄15的改性研究进展张志1ꎬ袁红1ꎬ2(1.北方民族大学化学与化学工程学院ꎬ宁夏银川㊀750021ꎻ2.国家民委化工技术重点实验室ꎬ宁夏银川㊀750021)摘㊀要:综述了有序介孔分子筛SBA ̄15材料由于其骨架缺陷少ꎬ导致催化活性较低ꎬ为了扩展其在催化㊁大分子吸附领域的应用ꎬ需要在SBA ̄15表面引入活性组分的现状ꎮ从改性机理和方法出发ꎬ并结合了近年来国内外研究现状ꎬSBA ̄15在金属改性和酸改性领域的应用ꎬ对今后的研究方向做出了展望ꎮ关键词:SBA ̄15ꎻ金属改性ꎻ酸改性ꎻ催化ꎻ吸附中图分类号:TQ125.1ꎻTQ131.1ꎻO613.72㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:1671-3206(2019)12-3032-05ResearchprogressonmodificationoforderedmesoporousmolecularsieveSBA ̄15ZHANGZhi1ꎬYUANHong1ꎬ2(1.CollegeofChemistryandChemicalEngineeringꎬNorthMinzuUniversityꎬYinchuan750021ꎬChinaꎻ2.KeyLaboratoryofChemicalTechnologyoftheStateEthnicCommitteeꎬYinchuan750021ꎬChina)Abstract:ItisreviewedthattheorderedmesoporousmolecularsieveSBA ̄15materialhaslowcatalyticactivityduetoitssmallskeletondefects.InordertoexpanditsapplicationinthefieldofcatalysisandmacromolecularadsorptionꎬitisnecessarytointroduceactivecomponentsonthesurfaceofSBA ̄15.Start ̄ingfromthemodificationmechanismandmethodꎬcombinedwiththeresearchstatusathomeandabroadinrecentyearsꎬtheapplicationofSBA ̄15inthefieldofmetalmodificationandacidmodificationhasmadeaprospectforfutureresearchdirections.Keywords:SBA ̄15ꎻmetalmodificationꎻacidmodificationꎻcatalysisꎻadsorption㊀㊀自1992年美孚公司的科研工作者们使用离子表面活性剂在碱性条件下合成M41S系列介孔分子筛材料之后[1 ̄3]ꎬ介孔材料就成为近年来国内外研究热点之一ꎬ到1998年ꎬ赵东元课题组制备出了更大的孔径可调范围㊁孔壁中相互交联着微孔且厚度增加㊁水热稳定性更好ꎬ且具有择型催化的介孔分子筛SBA ̄15ꎬ并且在吸附催化等领域具有广泛的应用[4 ̄5]ꎮ但近年来ꎬ随着对SBA ̄15介孔分子筛的研究ꎬ发现SBA ̄15作为纯氧化硅材料ꎬ其骨架中的电荷平衡导致了晶格的缺陷ꎬ在催化㊁大分子吸附上应用受到限制ꎬ需要对其进行改性修饰ꎬ引入活性位点[6 ̄9]ꎮ目前ꎬ对SBA ̄15分子筛进行各种改性从而使其具有更好的催化活性是研究的重点ꎮ1㊀改性机理徐如人等[10]经研究表明:SBA ̄15的表面存在孤立㊁孪式以及氢键型羟基ꎬ如图1所示ꎮ其中前两类属于活性羟基ꎬ且氢键型羟基在一定条件下(如加热)可以转换成具有活性的羟基位[11]ꎮ图1㊀SBA ̄15表面羟基存在形式示意图Fig.1㊀FormsofsurfacehydroxylgroupinSAB ̄151.1㊀静电作用机理[12]该机理的本质是利用静电相互作用ꎬ阴阳离子之间可以作用在任何方向上ꎬ介孔SAB ̄15分子筛材料的表面具有大量活性羟基ꎬ根据颗粒表面上相反电荷的相互吸引完成包覆改性ꎬ所以改性物质的包覆量在一定条件下取决于活性羟基的数量ꎮ1.2㊀化学键键合作用机理[13]即利用硅烷偶联剂YSiX3(其中X通常为甲氧第12期张志等:有序介孔分子筛SBA ̄15的改性研究进展基㊁乙氧基等水解性官能团ꎬY为乙烯基㊁氯基㊁氨基等非水解性官能团)水解产生的硅羟基与介孔分子筛SBA ̄15表面的丰富羟基形成氢键ꎬ同时进行加热ꎬ产生缩合脱水反应ꎬ通过形成Si O Si型共价键而将硅烷偶联剂键合到分子筛表面ꎬ并使硅烷偶联剂定向排列 形成稳定球形颗粒 保证了均匀分散性ꎮ2㊀改性方法按照引入催化活性中心的不同方式ꎬSBA ̄15的改性方法可分为两大类:即原位共缩合法(也称为一锅法)[14]和后合成法[15]ꎬ前者是将杂原子前驱体化合物随原料一起加入ꎬ通过在骨架形成和晶化过程将杂原子嵌入骨架ꎮ后者通过在已经制备好SBA ̄15并去除模板剂后ꎬ再对对子筛进行改性ꎮ以上介绍的方法有各自的优缺点ꎬ如下表1ꎬ但都能从不同的方面提高SBA ̄15的催化性能ꎮ朱玉镇等[18]以柠檬酸氧钒配合物为前驱体ꎬ在酸性条件下采用原位共缩合法合成了V/SBA ̄15ꎬ且改性后的材料仍能保持高度有序的介孔结构ꎬ合成的V/SBA ̄15分散度较好ꎬ在催化氧化乙苯制苯乙酮中有较高的催化活性ꎮTalha等[19]采用后合成法制备了SBA ̄15 ̄Alꎬ成功的将铝原子嵌入到SBA ̄15骨架中ꎬ通过表征可以发现铝的引入大大降低了微孔率ꎬ并未改变原有的高度有序性ꎬ且通过酯化实验发现SBA ̄15 ̄Al具有较强的布朗斯台德酸性质ꎬ催化活性和90%生物柴油相当ꎮ表1㊀原位共缩合法和后合成法的优缺点比较Table1㊀Comparisonofadvantagesanddisadvantagesofin ̄situco ̄condensationandpost ̄synthesis改性方法优点缺点原位共缩合法[16]过程简单ꎬ金属或官能团进入骨架所得材料有序性和水热稳定性降低后合成法[17]保证改性后材料的结构有序性和水热稳定性步骤复杂且改性基团容易脱落㊀㊀依据引入组分的不同ꎬ又分为金属改性和酸改性ꎬ下面将分别从金属改性和酸改性两个方面分别进行阐述ꎮ3㊀SBA ̄15的改性研究及其应用3.1㊀金属改性及其应用对于金属改性SBA ̄15的研究报道一直是大家关注的热点ꎬ本节侧重于非贵金属㊁贵金属㊁双金属改性SBA ̄15应用方面的论述ꎮ3.1.1㊀非贵金属改性㊀对于钴基催化剂在费托反应中的研究[20 ̄23]已经有相当长的一段时间了ꎬ自有序介孔分子筛SBA ̄15问世以来ꎬ国内外很多研究费托反应的课题组将目光转向了这个具有大比表面积㊁孔径可调的有序介孔分子筛上ꎬ研究人员结合之前的研究ꎬ对SBA ̄15负载钴进行了大量的实验ꎮWang等[24]在不同条件下制备了孔径在3.6~12nm的SBA ̄15介孔分子筛材料ꎬ通过对比实验来研究孔径大小对钴负载量的影响ꎮ实验结果显示ꎬ当SBA ̄15孔径较小(ɤ3.6nm)时ꎬ钴难以进入其孔道内ꎻ当采用孔径在5.5nm负载有机钴Co(CH3COO)2/(CH3COCHCOCH3)2Co作为钴前体时ꎬ钴的负载量能达到20%ꎬX射线衍射没有四氧化三钴衍射峰ꎬ可见钴进入了SBA ̄15孔道内ꎬ且具有较好的分散性ꎮ将制好的20%Co/SBA ̄15催化剂于2.0MPa的压力和523K的温度下用于费托反应中ꎬ发现其活性低于传统载体ꎬ推测原因可能为所制得的样品还原性较低ꎬ从而导致活性不高ꎮGhampson等[25]针对孔径大小对于钴的还原性影响做了研究ꎬ经过相关表征的出结论ꎬ当孔径较大(>5nm)时才会出现钴的还原性有明显提高ꎬ在费托反应中的催化性能明显提高ꎮ因此ꎬ选择合适介孔SBA ̄15的孔径大小是提高Co/SBA ̄15在费托反应中催化活性的关键ꎮLiu等[26]采用沉积 ̄沉淀(DP)法制备了用于氨分解生产无COx和氢气的Ni/SBA ̄15催化剂ꎬ对氨裂解制无氧氢具有较高的活性和稳定性ꎮSBA ̄15的孔结构通过DP制备工艺保留下来ꎬ然后煅烧还原ꎬ但DP时间对其组织性能有显著影响ꎮ由于其镍粒径小ꎬ分散性好ꎬ烧结强度高ꎬ因此具有较高的催化性能和稳定性ꎬNi/SBA ̄15催化剂的氨转化率在873K以上达到96%ꎬ在分解氨生产无COx上具有很大的应用价值ꎮRen等[27]采用氨气/水蒸气预处理法制备了利用浸渍法SBA ̄15负载Ni型催化剂ꎬ并通过萘加氢反应对催化剂活性进行了研究ꎬ与未预处理的催化剂相比ꎬ预处理的催化剂具有明显的活性ꎬ萘转化率经预处理后转化率提高到了约100%ꎮ预处理过程中NH4NO3的形成有助于减少NO2/O2的生成ꎬ从而增强NiO的弥散ꎬ被认为是NiO弥散增加和氨/水蒸气预处理催化剂活性增强的主要原因ꎮ故选择合适孔径的SBA ̄15以及用氨气/水蒸气预处理对制备在费托反应中具有高催化活性的Co/SBA ̄15有较大帮助ꎮ含铁介孔材料具有独特的催化性能ꎬ在烷烃氧化㊁N2O分解㊁烃类或氨氧化存在下NO和N2O选择性催化还原等方面表现出独特的催化行为[28]ꎬ因此具有特殊的研究价值ꎮ然而ꎬ这些含铁的SBA ̄15材料基本上是通过后合成路线制备的ꎮ将金属离子直接引入到SBA ̄15的框架中是一项非常具有挑战性的工作ꎬ因为在强酸性介质中形成金属 O Si键是非常困难的ꎬ而强酸性介质通常对SBA ̄15的3303应用化工第48卷合成是必不可少的ꎮLeonardo[29]和同事报道了用Fe(NO3)3㊁乙醇溶液浸渍SBA ̄15的初湿性法制备了Fe ̄SBA ̄15ꎬ其在费托合成中表现出良好的活性ꎮSun等[30]首次报道了在自生酸性环境(即不使用无机酸)ꎬ前体在不需要无机酸的自生弱酸性环境中进行水解和缩合ꎮ采用不同的Fe/Si比例和不同时期的正硅酸四乙酯(TEOS)预水解来修饰Fe ̄SBA ̄15的结构和结构ꎬ研究了铁源(硝酸铁㊁氯化铁㊁硫酸铁)对Fe ̄SBA ̄15性质的影响ꎬ经表征可知所得的Fe ̄SBA ̄15材料被证明拥有Brønsted和Lewis酸性位点ꎬ所得的Fe ̄SBA ̄15具有良好的热稳定性和水热稳定性ꎬ同时ꎬAl ̄SBA ̄15[31]和Cr ̄SBA ̄15[32]也可以通过相同的合成方法制备ꎮAzzouz等[33]通过在介孔通道中加入Fe0纳米粒子(Fe(0) ̄Nps)ꎬ合成了SBA ̄15 ̄Feꎮ透射电镜和X射线衍射结果表明ꎬ细小的纳米粒子(NPs)的分散主要发生在SBA ̄15通道内ꎬ结构致密程度较轻ꎬ与此同时ꎬ在氢吸附试验和阻抗测量的支持下ꎬ对氢的亲和力和电导率都有了显著的提高ꎬ实验结果为SBA ̄15作为潜在的储氢吸附剂和氢传感器载体开辟了新的前景ꎮ但由于用铁来代替贵金属来设计这种材料是一种新事物ꎬ因为由于铁对空气和水的高反应性ꎬ想要这些技术得到进一步发展ꎬ应该解决这个问题ꎮ3.1.2㊀贵金属改性㊀Wang等[34]以金属前体H2PtCl66H2O㊁Pd(C2H3O2)2㊁RuCl33H2O为载体ꎬ采用湿法浸渍法制备负载型贵金属催化剂M ̄SBA ̄15ꎬPt/SBA ̄15催化剂在二苯并呋喃(DBF)进行的加氢脱氧(HDO)反应中表现出优于Pd和Ru/SBA ̄15的HYD活性ꎬTOF值(1196h-1)和初始反应速率均较高ꎬ但Ru催化剂在含氧中间体脱氧过程中表现较好ꎬ可以获得更多的碳氢化合物ꎮ近些年关于金改性SBA ̄15介孔分子筛的报道也比较多ꎬ之前关于Au ̄SBA ̄15型材料报道的大多数方法都是在介孔材料的孔道内合成纳米金颗粒[35]ꎬ而Mantri等[36]研究出了一种合成硅内壁中含有金纳米颗粒的SBA ̄15型有序介孔材料的新方法ꎬ通过在三嵌段共聚物存在下使用氯金酸与缩合硅酸盐氧化聚合苯胺来合成含有金纳米结构的非常高表面积的Au ̄SBA ̄15型材料ꎬ根据X射线衍射(XRD)ꎬ去除模板导致在二氧化硅壁内形成金纳米结构而未影响其周期性多孔结构ꎬ这些材料的表面积和孔隙体积非常大ꎬ这是由存在于硅胶内壁内的金纳米颗粒形成的微孔造成的ꎬ本质上是在内壁内形成了微孔ꎮ3.1.3㊀双金属改性㊀由前面的介绍可以知道金属渗入是提高有序介孔SBA ̄15性能的有效方法ꎬ但之前被研究大多集中在单金属的引入ꎬ虽然关于双金属修饰改性SBA ̄15方面的探索还比较少ꎬ但是双金属共同修饰SBA ̄15表面时ꎬ会发现比单金属修饰时更好的催化性能ꎮZheng等[37]开发了一系列用于纤维素转化的双金属催化剂ꎬ包括在不同载体上负载的Ru ̄W㊁Ni ̄W㊁Ir ̄W和Pt ̄Wꎮ结果表明ꎬNi ̄W/SBA ̄15催化剂的最大产率为75.4%ꎮ罗资琴等[38 ̄39]以SbCl3为锑源ꎬ在V ̄SBA ̄15的基础上采用嫁接法制备了Sb ̄V ̄SBA ̄15有序介孔分子筛ꎮ经过表征可以知道所制得的样品孔径和比表面积小幅减小ꎬ也表明了由于锑的引入而导致五氧化二钒在SBA ̄15孔道里的分散性更好ꎮ研究了其在苯乙烯氧化制备苯甲醛中的催化应用ꎬ利用锑的引入能够抑制苯甲醛进一步氧化成苯甲酸ꎬ提高了反应的选择性ꎬ研究表明ꎬ当n(Si)/n(V)=25ꎬn(Sb)/n(V)=0.8时ꎬ催化剂的活性㊁选择性最好ꎮ同时再重复使用四次后ꎬ转化率和选择性变化不明显ꎬ体现了Sb ̄V ̄SBA ̄15的稳定性ꎮMalgorzata等[40]首次报道了未改性的有序介孔分子筛SBA ̄15上吸附水溶液中的银和铂离子ꎬ制备了一系列不同Pt/Ag比的双金属铂㊁银/SBA ̄15材料ꎬ通过光声光谱法证明了SBA ̄15表面成功结合了Pt㊁Ag双金属ꎬ由X射线衍射和透射分析可以知道双金属的引入并没有破坏原有有序介孔SBA ̄15的有序孔结构ꎮ3.2㊀酸改性及应用在现代化工生产中ꎬ酸催化剂应用十分广泛ꎬ尤其是具有高效催化性能的均相液体酸催化剂ꎬ但随着近年来对于环保的重视ꎬ液体酸因其具有腐蚀设备㊁回收困难㊁可重复性差等缺陷而不再成为首选ꎬ研究者们逐渐把目光转向了绿色可回收型的非均相固体酸催化剂ꎮSBA ̄15作为纯硅分子筛材料ꎬ其较大且可调的孔径对于有大分子参与的有机反应可以提供较大的扩散空间ꎬ从而让反应更充分ꎬ但由于本身缺乏酸性位点而在催化工业受到限制ꎬ因此可以对SBA ̄15进行酸改性ꎮ根据不同反应所需可以采用不同的方式进行酸改性ꎬ包括直接使其负载酸性集团以及负载具有B/L酸性的单金属㊁金属氧化物或固体酸ꎬ再根据需要进行后处理ꎮ3.2.1㊀酸性官能团( SO3H)改性㊀介孔分子筛SBA ̄15中大孔径㊁丰富的硅羟基( Si OH)为其在利用表面官能团制备有机 ̄无机型材料提供特有的优势ꎮ而采用有机硅烷偶联剂水解产生( Si OH)与介孔分子筛表面硅羟基反应生成(Si O Si)ꎮ袁兴东用硅烷偶联剂(3 ̄巯丙基三甲氧基硅烷)作为有机接枝剂ꎬ双氧水作为氧化剂分别采用原位共缩合法[16]和后合成嫁接法[17]分别制备了SBA ̄15 ̄SO3H介孔分子筛ꎬ经过红外和核磁表征证4303第12期张志等:有序介孔分子筛SBA ̄15的改性研究进展明合成的催化剂中含有磺酸基团ꎬX射线衍射㊁氮气吸脱附㊁透射表征表明合成的催化剂具有大比表面积㊁孔径㊁孔容ꎬ与未经修饰的SBA ̄15对比发现未破坏原有的孔结构ꎬ但通过一步法制备的SBA ̄15 ̄SO3H未能保持分子筛的介孔有序性ꎮ通过酯化实验对比可以知道共缩合法所制得的催化剂具有操作简单㊁水热稳定性更高㊁催化活性更高等优点ꎮMahuya等[41]以3 ̄巯丙基三乙氧基硅烷(MPTES)为前驱体ꎬ通过氧化转化制备了酸性改性材料ꎮ采用X射线衍射法和N2物理吸附法测定了催化剂的中间相和孔隙率ꎬ表明在制备过程中没有孔结构坍塌ꎮ研究发现ꎬSBA ̄15 ̄SO3H材料是三乙酸与甲醇酯交换反应的活性催化剂ꎬ当在70ħ下反应18h后转换率达到65%ꎬ对催化剂进行4次重复性实验发现其具有较好的重复利用性ꎮSherry等[42]用三巯丙基三甲氧基硅烷为改性剂ꎬ通过直接合成法合成了SBA ̄15 ̄SO3Hꎬ在催化甘油三酯的酯交换时ꎬ反应25h转化率达到85%ꎮ3.2.2㊀负载有序介孔固体超强酸SO2-4/ZrO2㊀有序介孔固体超强酸SO2-4/ZrO2表面含有较强的L酸位点[43]ꎮ因此ꎬ硫酸化氧化锆粉末在具有大比表面积的SBA ̄15上分散应能大大提高介孔催化剂的酸性和物理性能ꎮMohd等[44 ̄45]使用尿素水解法用不同硫酸化氧化锆负载量下(5%ꎬ15%和20%)ꎬ在SBA ̄15上负载硫酸化氧化锆ꎬ采用多种表征技术研究了负载硫酸化氧化锆对SBA ̄15催化剂理化性能的影响ꎮ结果表明ꎬ较大的比表面积并不是决定催化剂活性的主要因素ꎬ尤其是在涉及该大分子的反应中ꎮ同时研究发现ꎬ反应受催化剂上活性位点的数量以及孔径的影响ꎬ反应温度的升高和催化剂负载的增加提高了棕榈酸的转化率ꎬ但由于孔隙特性限制了较大体积分子的扩散ꎬ不能获得较高的收率ꎻ最终的数据表明在170ħ下ꎬ负载15%氧化锆制备的SZ/SBA ̄15其表面酸度最高㊁活性最高㊁催化转化率88%ꎬ单核苷收率44%ꎻ此外ꎬSZ/SBA ̄15催化剂可以重复使用4次ꎬ而不会显著丧失催化活性ꎮAbdullah等[46]研究了月桂酸在不同条件下通过硫酸型氧化锆负载SBA ̄15上的选择性转化ꎬ采用不同的表征技术对制备的催化剂进行了结构表征ꎬ表明成功地将硫酸化氧化锆与有序介孔分子筛SBA ̄15相结合ꎬ同时保留了有序介孔结构ꎻ在负载16%氧化锆SZ/SBA ̄15催化剂和回流时间为3h条件下共反应6hꎬ收率最高达79.1%ꎮ月桂酸的转化率为94.9%ꎬ对月桂酸甘油酯的选择性约为83.4%ꎮChang等[47]利用水蒸气诱导水解的方法在有序介孔SBA ̄15上负载了硫酸化氧化锆ꎬ表征结果表明负载后的材料仍保留有序介孔结构ꎬ通过对比负载前后两种材料催化油酸和甲醇的酯化反应中发现负载后的催化活性明显提高ꎬ且重复3次后仍有70%酸性位点保留ꎮ4 总结与展望有序介孔分子筛SBA ̄15分子筛具有大的比表面积和规整的孔结构ꎬ通过金属改性和酸改性对SBA ̄15进行修饰ꎬ合成出了活性较高的催化新材料ꎬ在一定程度上改善了SBA ̄15ꎮ但还有一些问题需要在今后经过研究并解决ꎬ如:用金属改性SBA ̄15时ꎬ采用浸渍法时需要注意SBA ̄15的孔径大小ꎬ在合适的孔径上引入适量的金属才能发挥最好的催化活性ꎬ且需要制得的材料孔径可调ꎬ能够让活性组分在孔道内充分扩散ꎻ沉淀沉积法的应用范围较小ꎻ利用接枝改性修饰SBA ̄15时ꎬ虽然可以得到活性高的材料ꎬ但是存在活性基团易脱落㊁接枝试剂在分子筛表面难以完全除去㊁直接法难以保持有序介孔结构ꎮ因此ꎬ通过研究选择合适的改性方法找到合适的负载量从而提高活性组分在大比表面上的分散度和还原性能是未来需要重点关注的ꎮ参考文献:[1]㊀EverettDH.IUPACmanualofsymbolsandterminology[J].JPureApplChemꎬ1972ꎬ31:578 ̄638. 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分子筛在生物领域的研究进展

分子筛在生物领域的研究进展

介孔分子筛在生物、医药领域的研究进展摘要:综述了近几年有序介孔材料在生物学上的应用。

主要介绍了介孔材料在:酶的固定化、生物传感器、药物的缓释等领域应用,并对有序介孔材料中的应用前景进行了展望。

关键词:介孔材料酶固定化生物传感器药物释放Keywords: mesoporous materials immobilized enzyme biosensor drug release引言1992年介孔分子筛M41S的发现[A],为有序介孔分子筛在生物领域应用奠定了基础。

按照国际纯粹与应用化学协会(IUOAC)的定义【B】,孔径在2~50nm 范围的材料称为介孔(中孔)材料。

由于介孔氧化硅孔道表面含有丰富的硅羟基,人们通过化学修饰的方法将一些生物分子引入孔道、或将其包埋,从而合成新型材料。

介孔材料具有较大的比表面积,较窄的孔径分布和可调变的孔径等优点【2】。

使其在生物催化[3],吸附分离[4],传感器、药物释放、生物材料[5]等领域具有良好的发展前景。

工业催化中生物酶逐渐取代传统化学催化剂,酶催化的高效性和高选择性可以完成传统催化剂所不能胜任的位点专一性、化学专一性、立体专一性等【6】。

然而,要实现酶生物催化剂的工业应用,关键问题是酶的固定化。

固定化没便于连续化和自动化的。

因而具有更加广阔的应用前景。

纳米技术逐步进入电分化和生物传感器领域,引发了突破性进展,其中介孔材料对其也起到重要的作用【7】。

SiO2无生理毒性、生物相容性好等优点是的介孔材料在药物释放,生物材料反面有很大的潜力。

Abstract: The recent years of ordered mesoporous materials in biological applications. Mainly introduces the mesoporous materials: enzyme immobilization, biosensors, in areas such as drug release, and ordered mesoporous materials, the application prospect.一、酶在介孔材料上的固定化分子筛孔道内的硅羟基具有一定的化学活性,酶分子可以通过物理吸附、掺杂金属离子、有机官能团化、包埋法等将酶固定在分子筛上[7,8]。

分子筛催化剂的前沿进展

分子筛催化剂的前沿进展

分子筛催化剂的前沿进展随着环保意识的增强,对清洁能源的不断提高,人们越来越多研究环保型催化剂。

目前,分子筛催化剂在炼油行业和化工行业都广泛应用,如催化裂化、低碳烯烃转化、芳烃的烷基化、烃类异构化、烃类芳构化、酯化反应、甲醇转化为烯烃、酮醛缩合、聚合缩合乙酰化、异构脱蜡及光催化等反应。

分子筛载体及催化剂的合成方法主要有以下几种:水热晶化法、微波辐射合成法、离子热合成法、超声波合成法、固相合成法、气相转移合成法、干胶法及软硬模板法。

分子筛具有稳定的骨架结构、可调变的孔径、较高的比表面积和吸附容量,在催化领域引起广泛的关注。

近年来,不少学者通过改变骨架元素组成、调控分子筛孔径尺寸及表面物化性质,使得分子筛品种不断增加、结构更加丰富、性能更齐全。

此外,分子筛催化剂在石油炼制、有机合成、废水处理和气体吸附与分离等方面取得了成功,反映了分子筛基催化材料具备良好的应用潜力。

1 分子筛的发展现状上世纪50 年代末发现小分子的催化反应可以在分子筛的孔道中进行,才使得这种材料得以迅速的发展。

美国的多家公司,具有代表的是Linder公司、Mobil 公司、Exxon公司、联合碳化公司(UCC模拟天然沸石的类型与生成条件,开发了一系列低硅/铝和中硅/铝的人工合成沸石,如:A,X,丫,MOR, L沸石等。

从20 世纪50 年代末进入了沸石材料发展的全盛时期,不同硅铝比的沸石得以全面开发,大大推动了沸石的应用和产业化发展。

然而,低硅铝比沸石存在热稳定性、水热稳定性差和酸强度低等缺点,阻碍了沸石的工业应用。

1961 年,Barrer R. M和Denny P J将有机季铵碱引入沸石合成体系中,合成出一批高硅沸石,并提出了模板剂的概念。

随后,大量的有机分子被用作模板剂(或结构导向剂),合成出了很多新的拓扑结构的沸石。

60 年代末期,有机碱引入沸石合成中,合成出大量的高硅铝比沸石分子筛,还得到了全硅分子筛ZSM-5、ZSM-11、ZSM-12 ZSM-34 ZSM-39 ZSM-4&这类沸石特点是保持空旷的骨架结构,具有优良的择形催化性能、较高的抗酸性、热稳定性和水热稳定性。

酞菁铜/介孔分子筛复合催化剂催化氧化巯基乙醇的研究

酞菁铜/介孔分子筛复合催化剂催化氧化巯基乙醇的研究

率高于 C u P c / MC M一 4 1 ; 随着 温 度 的 升高 , C u P c / S B A一1 5对 巯 基 乙 醇 的转 化 率 逐 渐增 大 , 并 计 算 了
C u P c / S B A一 1 5催 化 反 应 在 2 5 ℃ 时 的活 化 能 E 。 为3 0 . 5 0 k J / oo t l 。 关键词 : 酞菁铜 介孑 L 分子筛 催化氧化 巯基 乙 醇
中 图分 类 号 :X 5 1 2 ; T Q 2 0 3 . 2 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 6— 7 9 0 6 ( 2 0 1 3 ) 0 1— 0 0 0 1— 0 4
Ca t a l y z e d o x i d a t i o n o f me r c a pt o e t ha no l b y me s o po r o u s mo l e c ul a r
Ab s t r a c t :0 【 一 Oc t o — i s o p e n t y l o x y p h t h a l o c y a n i n e c o p p e r i s s u p p o s e d o n S B A一 1 5 a n d MC M- 4 1 me s o p o r o u s mo l e c u l a r s i e v e s b y i mp r e g —
酞菁 铜/ 介 孔 分 子 筛 复 合 催 化 剂 催 化 氧 化 巯 基 乙 醇 的 研 究 : l :
陈 伟, 庞 美玲 , 单秋 杰 , 郭 晶
( 齐齐哈尔大学化学与化学工程学 院 , 黑龙江齐齐哈尔 1 61 0 0 6 )
摘要: 采 用 浸 渍 法 将 一八 一( 异戊氧基 ) 酞菁铜分别负载在 S B A 一1 5和 M C M 一4 1 介孑 L 分子筛上 ,

介孔材料研究进展

介孔材料研究进展

介孔材料研究进展雷瑞【摘要】介孔材料是指孔径为(2~50) nm的多孔材料,具有孔道结构规则有序、孔径分布窄、比表面积大和孔隙率高等特点,在催化、电、磁、传感器、纳米材料合成、光学器件和色谱载体等领域具有潜在的应用价值,是近年来国际上跨学科的研究热点.介孔材料的合成采用水热合成法,为液晶模板和协同自组装机理,在介孔材料中引入灿、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、Mn、Mo、Nb、Ti、V和Zr等可提高反应活性和表面吸附能,主要应用于分离与吸附、光学以及作为催化剂使用.如何在保持介孔结构的基础上提高材料的结晶性及功能性,利用低成本模板剂制备结构稳定、高孔隙率和高比表面积的介孔材料已成为研究热点.【期刊名称】《工业催化》【年(卷),期】2014(022)007【总页数】5页(P505-509)【关键词】催化化学;介孔材料;形成机理;应用现状【作者】雷瑞【作者单位】陕西煤业化工技术研究院有限责任公司,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】TQ426.65;O643.36多孔材料因具有较高的比表面积和孔体积,经常用作吸附剂、催化剂及催化剂载体。

多孔材料根据孔径大小可分为微孔材料(孔径<2 nm)、介孔材料[孔径(2~50) nm]和大孔材料(孔径>50 nm)[1]。

1992年,美孚公司首次以烷基季铵盐阳离子表面活性剂为模板剂,成功合成了M41S系列有序介孔分子筛,将分子筛的规则孔径从微孔范围扩展到介孔领域[2-3]。

有序介孔材料是新型无机纳米结构材料,具有较大的比表面积,相对大的孔径以及规整的孔道结构,在催化反应中适用于活化较大的分子或基团,显示出优于沸石分子筛的催化性能,并成为研究热点,在分离提纯、生物材料、催化和新型组装材料等方面具有巨大的应用潜力。

本文通过介孔材料的结构特点、合成方法、形成机理及应用现状,综述介孔材料的研究现状及其发展前景。

1 介孔材料特点及分类1.1 特点介孔材料的结构和性能介于无定形无机多孔材料和具有晶体结构的无机多孔材料之间,主要特点[4]:(1) 规则的孔道结构,可在微米尺度保持高度的孔道有序性;(2) 孔径分布窄,在(2~50) nm可调;(3) 比表面积大(1 000 m2·g-1),孔隙率高;(4) 经过优化合成条件或后处理,具有较好的水热稳定性。

介孔分子筛催化剂结构与丙烷脱氢催化性能的开题报告

介孔分子筛催化剂结构与丙烷脱氢催化性能的开题报告

负载型PtSn/介孔分子筛催化剂结构与丙烷脱氢催化性能的开题报告1. 研究背景和意义丙烷脱氢是重要的烷基化反应之一,丙烷脱氢产生的丙烯是合成各种高附加值化学品的中间体,如聚丙烯、丙烯酸、合成橡胶等,因此具有重要的经济和社会价值。

PtSn/介孔分子筛催化剂是丙烷脱氢催化反应的重要催化剂之一。

该催化剂具有高催化活性和选择性,可以实现低温、高效的丙烷脱氢反应。

然而,催化剂结构对催化性能的影响仍然不清楚,因此有必要对其结构进行研究,以实现对催化性能的优化和提高。

2. 研究目的和内容本研究的目的是探究PtSn/介孔分子筛催化剂的结构与丙烷脱氢催化性能之间的关系。

具体包括以下几个方面:(1)制备PtSn/介孔分子筛催化剂,并对其进行物化性质表征,包括XRD、TEM、N2吸附/脱附等。

(2)通过丙烷脱氢活性和选择性测试,研究催化剂的催化性能,并探究PtSn/介孔分子筛催化剂的最佳化制备条件。

(3)通过XPS、FTIR等表征技术,研究催化剂表面吸附物种和表面组成的变化,探究其与催化性能之间的关系。

(4)通过NMR等技术,研究PtSn/介孔分子筛催化剂的催化机理,阐明PtSn/介孔分子筛催化剂的催化机理。

3. 研究方法本研究采用合成法制备PtSn/介孔分子筛催化剂,不同条件下进行特性表征和丙烷脱氢反应性能测试,包括XRD、TEM、N2吸附/脱附、XPS、FTIR、NMR等表征技术,以研究催化剂的物化性质和表面组成,并解析其催化机理。

4. 预期结果和意义通过本研究,预期可以获得以下几个方面的结果和意义:(1)成功制备PtSn/介孔分子筛催化剂,并对其进行充分物化性质表征。

(2)发现PtSn/介孔分子筛催化剂在丙烷脱氢催化反应中具有较高的催化活性和选择性。

(3)解析PtSn/介孔分子筛催化剂的催化机理,并探究其结构与催化性能之间的关系。

(4)为PtSn/介孔分子筛催化剂的优化设计和应用提供了一定的理论和实验基础。

SBA-15(16)介孔分子筛的功能化修饰及其在多相催化中的应用共3篇

SBA-15(16)介孔分子筛的功能化修饰及其在多相催化中的应用共3篇

SBA-15(16)介孔分子筛的功能化修饰及其在多相催化中的应用共3篇SBA-15(16)介孔分子筛的功能化修饰及其在多相催化中的应用1SBA-15(16)介孔分子筛的功能化修饰及其在多相催化中的应用近年来,介孔分子筛作为一种新型催化剂广泛应用于多相催化反应中。

其中,SBA-15(16)介孔分子筛因其狭窄的孔道和高度有序的介孔结构,能够提高反应的选择性和活性,受到了广泛的关注。

但是,纯的SBA-15(16)介孔分子筛在一些催化反应中的应用还存在着一些局限性,比如其表面存在的硅氧键易受到水分子的攻击等问题。

为了解决这些问题,SBA-15(16)介孔分子筛的功能化修饰成为了当前研究的热点之一。

SBA-15(16)介孔分子筛的功能化修饰主要包括有机修饰和无机修饰两种方式。

其中,有机修饰主要是通过将含有活性基团的有机化合物与SBA-15(16)介孔分子筛表面的硅氧键反应,实现对其表面进行功能化改性。

无机修饰则是通过改变硅源和模板剂的种类和用量等条件,控制介孔分子筛的孔径大小和孔道结构等方面的性质。

有机修饰的功能化修饰方式具有灵活性高、适用范围广、对催化性能的影响较大等优点,因此被广泛应用于多相催化领域。

比如,通过在SBA-15(16)介孔分子筛表面引入羧基、烷基、烯基等功能基团,可以大大提高SBA-15(16)介孔分子筛的亲水性和稳定性,从而提高其催化效率和循环使用性能。

同时,有机修饰也可以实现对SBA-15(16)介孔分子筛表面孔道结构的调控,从而实现对反应产物的选择性和活性的优化。

无机修饰的功能化修饰方式则更多地是通过改变硅源和模板剂的种类和用量等条件来实现对SBA-15(16)介孔分子筛的修饰。

改变硅源的种类可以实现对SBA-15(16)介孔分子筛骨架的改变,从而实现对催化性能的优化;而改变模板剂的种类和用量则可以控制SBA-15(16)介孔分子筛内部孔径大小、孔道结构和表面含量等方面的性质。

比如,通过使用氢氧化钠(NaOH)作为模板剂,可以制备出孔径较大的介孔分子筛,并且能够对其孔道结构进行调控;而通过使用十二烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为模板剂,则可以实现对介孔分子筛表面的修饰。

介孔分子筛SBA15的研究进展

介孔分子筛SBA15的研究进展

介孔分子筛SBA15的研究进展介孔分子筛SBA15是一种具有规则排列介孔结构的硅铝酸盐材料,由于其独特的孔道结构和良好的吸附性能而备受。

在众多工业领域,SBA15被广泛应用于催化剂、吸附剂、分离膜等领域。

近年来,随着材料科学和纳米技术的迅速发展,SBA15的研究取得了显著的进展。

本文将介绍SBA15的制备方法、结构特点和应用现状,并展望未来的研究方向。

介孔分子筛SBA15的制备方法主要包括模板法、反模板法、无模板法等。

其中,模板法是最常用的制备方法,通过将硅源、铝源和模板剂混合加热,再经过脱模板和高温焙烧得到SBA15。

反模板法则是将已合成的SBA15作为模板,通过离子交换和热处理得到目标分子筛。

无模板法是通过调控反应条件,直接合成SBA15,但难度较大。

SBA15具有有序的介孔结构,孔径大小可在2-10纳米范围内调节,具有较高的比表面积和孔容。

介孔分子筛SBA15在很多领域都显示出了广泛的应用前景,如催化剂、吸附剂、分离膜等。

在催化剂领域,SBA15作为酸性催化剂,可用于裂化反应、异构化反应、烷基化反应等。

在吸附剂领域,SBA15对某些金属离子和有机物具有较好的吸附性能,可用于水处理、气体分离和有害物质的吸附。

在分离膜领域,SBA15具有较高的透水性和选择性,可用于分离水和有机溶剂。

然而,目前的研究还存在着一些不足之处。

SBA15的制备方法仍需进一步优化,以提高产率和纯度。

SBA15的应用领域还有待进一步拓展,尤其是在光电、储能等新兴领域的应用研究尚处于起步阶段。

对于SBA15的孔道结构和表面性质的研究仍需深入,以更好地理解其性能和应用。

本文采用模板法合成了介孔分子筛SBA15,并通过XRD、N2吸附-脱附等表征方法对其结构和性能进行了详细研究。

同时,利用原位红外光谱和量子化学计算等方法,对SBA15的表面性质和吸附机理进行了深入探讨。

通过调整模板剂的种类和浓度,成功合成了具有有序介孔结构的SBA15分子筛。

SBA—15介孔分子筛的改性及其催化性能研究_毕业设计论文

SBA—15介孔分子筛的改性及其催化性能研究_毕业设计论文
在无机微孔材料中,以沸石分子筛和类沸石分子筛材料最为常见,它是由Si、Al等为基质所形成的结晶硅铝酸盐。微孔材料具有大小均匀的微孔和规整的孔道结构,其在吸附、催化与分离等领域都有着广泛的应用。但由于其孔道尺寸小(一般在2.0 nm以下),一般只能用于较小分子参加的反应,在有机大分子和生物大分子的催化和吸附作用等方面应用甚少[5]。随着介孔分子筛的开发和应用,这一限制得到了极大的突破。
MCM-48
长链烷基二甲基铵、双子表面活性剂
TEOS、无定形二氧化硅
2-5
Ia3d
有序立方三维孔道
SBA
SBA-15
三嵌段共聚物(P123)
TEOS
P6mm
有序六方二维孔道
SBA-16
三嵌段共聚物(P127)
TEOS
4-30
P6mm
无序二维孔道结
HMS
HMS
长链伯胺
TEOS
2-10
P6mm
蠕虫状的孔道结构
本科毕业设计(论文)
题目
SBA-15介孔分子筛的改性及
其催化性能研究
学生姓名
学号
院(系)
专业
化学工程与工艺
指导教师
时间
2013年6月8日
摘要
介孔分子筛SBA-15具有较高比表面积、规则孔道结构及孔径易于控制、热稳定性和水热稳定性较好、表面易官能化等特点,在催化化学和吸附分离等领域有广阔的应用前景。当前,介孔分子筛的发展重点是催化方面的应用。运用恰当的修饰剂与适宜的修饰方法,对其进行功能化修饰是提高其催化性能的有效方法。
正是因为介孔材料的这些优良结构特性,使其被广泛应用在催化、吸附和分离、生物医学、化学传感器、环境保护和纳米材料合成等方面。
1.1.1
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热点。
连续调节 , 具有高的比表面积和较好 的热稳定及水 热 稳定 性 , 而将 分 子 筛 的规 则 孑 径从 微 孔 范 围拓 从 L
展 到介 孔 领域 , 这对 于 在 沸 石 分 子 筛 中难 以 完 成 的 大 分子 催 化 、 吸附与分 离等 过 程 , 疑展示 了广 阔的 无 应 用前 景 。 KT ( o aA vne ntueo cec n I K r dacd Istt fSi e ad e i n Tcnlg ) R o _ 合 成 的一 种 结构 无 序 的介 eh o y 是 yo等 4 o
具 有精 细孔 道 结 构 的新型 材料 是材 料 科学 研 究 的一 个重 要 前沿 领 域 , 对工 业 发展具 有 巨大 的推动 作用 。
根据 国际纯 粹 与 应 用 化 学 协会 (U A 的定 义 … , I P C)
的结 构特 征 、 吸附行 为及金 属 离子 的掺 杂性能 , 目前 F M 多 用 作催化剂 的载 体 。 S
河 南 化 工( ) 下
H ENAN CHEM I CAL NDUS I TRY
・3 ・
综述 与述 评 ・
介 孔 分 子 筛 催 化 剂 应 用 研 究 进 展
郭宝聚 刘传宾 ,
(. 1 青州 市高校毕业生就业指导服务 中心 ,山东 青州 220 ; . 6 50 2 中化 弘润石油化工有限公司 ,山东 青州 221 65 3)
孔 氧化 硅 材料 , MC 一 1介 孔 分子 筛相 比 , 有 与 M 4 具
1 种见 分筛 几常的 子
F M( 0d d et meo o sm t i ) 一 种 S F le h e spmu ae a 是 s r1

递, 因而在 这些方 面具 有一 定 的应用 前景 。
【 要 】 介 孔 分 子 筛催 化 剂作 为 一 类 新 型 催 化 材 料 , 传 统 的 质 子 酸 催 化 剂 相 比 , 优 点 突 出, 应 用 于 炼 油 技 摘 与 其 已
术、 化工和精 细化 学品的合成领域 , 文章 对介 孔分子 筛的应 用进展 进行 了综述 并展 望 了微 孔一介 孔复合分子 筛的
工、 特别 是 分 子 动 力 学 直 径 <1 n 的 精 细 化 工 领 m
相 的 MC 一 8和层 状 的 MC 一5 M 4 M 0的介 孔 分子 筛 , 其 中 M M 一4 C 1最 引 人 注 目, 的 特点 是 孔 道 大 小 它
均匀、 六方 有序 排列 、 径 在 1 5~1 m 范 围可 以 孔 . 0n
域。微孔分子筛具 有均匀 的孔道结构 , 可以选择适 当的分 子进 入 其 骨 架 内部 进 行 反 应 , 较 大 分 子 反 但
应 物无 法接 近 其 内表 面 , 只能在 外 表 面反应 , 这不仅 影 响 了催化 剂 的有 效 活性 , 而且 使 选择 性 降低 , 以 所 工 业上 非 常希 望设 计 和合 成 出孔 径 较 大 的分 子筛催 化 剂来 满足 这 方 面 的 需求 , 此 中 大孑 分 子 筛 和 复 因 L 合 型分 子筛 的研究 和开发 成为 当前 催 化领 域 的研究 ’
Keg rse等 首 次 在 N tr 志 上 报 道 的 一 类 新 颖 aue杂
的介孔 氧 化硅 材料 , 括 六 方 相 的 M M 一4 、 方 包 C 1立
大孔 分 子筛 ( 径 >5 . m) 孔 00n 。 目前 微 孔 分 子 筛 催 化剂 已成 功应 用 于 炼 油 、 化
作者简介 : 郭宝 聚( 9 4一) 男 , 17 , 经济师 ; 通讯联系人 : 刘传宾 , E—ma :h abn9 0 16 tm。 i c u n i18 @ 2 .o l
将层 状 硅 酸 盐 材 料 K nmi 组 成 为 N H i ・ ae t e( a S, 0
S A— ( nvr t o a f i, a t B raa B n U i sy f lo a Sna a r ) e i C ir n b
3 O) H, 与长链 烷 基 三 甲基 铵 ( T A MA) 碱 性 条 件 下 在 混合 处 理发 生 离子 交换 作 用得 到 的孑 径分 布 狭窄 的 L
是 一种 含 有笼形 结 构 的氧 化 硅 介 孔 材料 , 所用 的模 板 剂是 具 有双链 结 构 的表 面活 性 剂 , 过 改 变两 侧 通
三维介孔氧化硅材料 F M, S 这是最 早 发现的氧化硅
收 稿 日期 :0 1一O 21 5一l 1
或 中间烷基链的长度和性质 , 在强酸性条件下合成
M 1 M b o p s e o at ) 1 9 年 4 S( o i C m oi fM t r 是 9 2 l t e
按 照孔 径 的大 小 , 子 筛可 以分 为 : 孔 分 子 筛 ( L 分 微 孑
径 <2 0a 、 孔 分 子 筛 ( . m) 介 孔径 2 0~5 . m) . 0 0 n 和
发展远景 , 同时指 出了存在的 问题 和不足 。
【 关键 词 】 介孔分子 筛 ; 催化剂 ; 用 应 【 中图分类号 】 T 466 Q 2. 【 文献标识 码 】 A 【 文章编号 】 10 — 47 2 1)2 00 — 2 03 36 (01 1 — 03 0
近 年来 , 随着 人 们 环 保 意识 的 不 断 增 强 以及 环
保 立法 的越 来 越严 格 , 护 环境 已 成 为 人 们 开 发 和 保 研究 环 境友 好 催 化 新 工艺 的重 要 动 力 , 计 和 开 发 设
介 孔材 料 , 只因其结 构不够 理 想 , 当时没有 引起 人们
的注 意 。后来 Iaai - 对 这种方 法进行 了改进 , n gk 等 2 J 提 出了介 孔 材 料 的相 转 变 模 型 并 深 人 探 讨 了 F M S
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