一、A Study of Acidic Sites in H[M]-ZSM-5 Zeolites by XPS, IR and TPD(论文文献综述)
孙赫[1](2021)在《基于氮掺杂多孔碳材料构筑的高性能酯交换反应催化剂》文中研究说明多孔碳材料通常具有发达的孔隙、高的比表面积、优良的耐热、耐酸碱和独特电子传导性质,在吸附、催化、生物、电子等领域用途广泛。在碳材料中引入氮等其他元素能有效调变材料的结构、表面化学性质及电子传导性,使其具有更加广阔的应用发展前景。在催化领域中,氮掺杂碳材料由于其独特的表面化学性质和高的结构稳定性,已被作为催化剂或催化剂载体用于多种类型的催化反应中。酯交换反应是一类非常重要的催化反应,主要用于合成生物柴油及不对称碳酸酯等化合物。针对不同类型的酯交换反应设计开发具有高活性、高选择性和高稳定性的多相固体酸(碱)催化剂一直备受关注。尽管文献中已报道了多种碱性金属氧化物、包括负载型金属氧化物催化剂对碳酸二烷基酯与醇(或酯类)酯交换合成不对称碳酸酯的酯交换反应表现出良好的催化活性,但这类碱性氧化物催化剂在反应过程中易被体系中痕量的水或酸性杂质中毒,也容易发生活性组分流失的现象。因此,如何能通过采用简单有效的制备方法,设计制备性能优异且结构稳定的多相酯交换反应催化剂具有重要的科学意义和实际应用价值。基于上述情况,本论文主要采用不同方法制备了几种氮掺杂碳材料,并结合后修饰的方法制备了负载型氧化铁和氧化锌等催化剂;采用多种表征手段对氮掺杂碳材料及负载型氧化物催化剂的组成、结构及表面物理化学性质进行了研究;通过碳酸二乙酯与苯甲醇酯交换合成碳酸苯乙酯、碳酸二乙酯与碳酸二甲酯酯交换合成碳酸甲乙酯等酯交换反应考察了催化剂的性能,研究了催化剂组成、结构(孔径大小)和表面酸碱等性质对催化剂反应性能的影响规律;探究了催化剂活性中心性质和催化作用机制等问题。论文的主要研究内容和结果如下:1.分别采用水热法、硬模板法和溶胶凝胶法制备了碳小球NCS、多孔碳MCN和介孔碳NCM等氮掺杂碳材料。各种表征结果证实:上述材料均具有较高的含氮量,且表面存在丰富的含氮基团;其中,NCM材料具有相对高的比表面积,并存在相互连通的介孔结构,且样品的含氮量以及结构参数能够通过改变氮源(六次甲基四胺)的量在一定范围内进行调节。将上述氮掺杂碳材料直接作为催化剂用于碳酸二乙酯与苯甲醇的酯交换反应中,结果表明:三种类型的氮掺杂碳材料都具有一定的催化活性,其中NCM系列催化剂具有相对较高的催化活性和稳定性;催化剂通过简单的过滤、烘干后即可循环使用。NCM材料表面的含氮碱性位点是酯交换反应的主要活性中心,碳材料本身具有的高比表面积和内部贯通的介孔结构有利于反应物的传输与扩散,这些因素共同作用使其表现出良好的催化性能。2.以NCM为载体、硝酸铁为铁源,采用浸渍-焙烧法制备出一系列负载型催化剂(Fe2O3/NCM)。所制备的Fe2O3/NCM催化剂对苯甲醇与碳酸二乙酯酯交换反应合成碳酸苯乙酯的反应表现出了良好的催化活性,性能明显优于以活性碳、二氧化硅、介孔氧化铝等材料为载体制备的负载型氧化铁催化剂;在多相化测试反应中,Fe2O3/NCM催化剂没有发生活性组分流失的现象,反应后的催化剂经过简单的焙烧处理后即可实现多次循环使用,且催化性能基本保持不变,表现出良好的稳定性和循环性。催化剂的表征结果证实NCM表面存在的大量的含氮和含氧官能团对Fe2O3物种在碳载体表面实现高分散起到了关键作用。Fe2O3/NCM催化剂表面同时存在的碱中心(含氮官能团)和相邻的酸中心(铁物种)能够起到协同催化的作用,是催化剂具有高活性的主要原因。3.以NCM为载体、硝酸锌为锌源,采用浸渍-焙烧法制备出一系列负载型ZnO/NCM催化剂,通过碳酸二甲酯与碳酸二乙酯酯交换合成碳酸甲乙酯的反应考察了催化剂的性能。与以其它类型载体制备的负载氧化锌催化剂相比,ZnO/NCM表现出更高的催化活性和结构稳定性。其中,经800℃焙烧的ZnO/NCM-800催化剂表现出最佳的催化性能。在优化的反应条件下,只需要反应40 min即可达到反应平衡,且催化剂可多次循环使用,具有良好的稳定性和循环性。NCM材料丰富的孔性、表面存在大量的含氮和含氧官能团有利于ZnO物种的高分散,且能建立相对强的金属-载体相互作用,产生结构稳定的Zn-O-C或Zn-O-N等Lewis酸中心,构成了催化酯交换反应的主要活性中心;催化剂表面相邻的含氮碱中心也对反应试剂的活化起到了促进作用,构成了酸碱双功能活性位点,使催化剂表现出优异的催化活性和稳定性。
王廷[2](2021)在《合成气费托路线制芳烃的反应机理研究及选择性调控》文中进行了进一步梳理合成气的高效利用为生产清洁燃料和化工产品开辟了新途径。它既减少化石能源的消耗,又能废物利用创造更高经济效益,芳烃作为重要的基础有机化学品,从煤、天然气和生物质等其他非石油碳资源出发经合成气制芳烃具有广阔前景。而费-托合成技术是替代石油路线将煤、天然气、生物质等含碳资源经合成气转化为清洁液体燃料和高附加值化学品的最佳途径和发展方向之一,因此,合成气(CO/H2)经费托合成路径直接转化为芳烃受到很大的关注。相比于甲醇路线,复杂的费托产物组成导致更难的阐明芳烃形成和产物调控过程,因此,本文提出了一系列策略去探究反应机理及影响芳烃选择性的相关因素。如利用硅层包覆HZSM-5外表面酸性位,Fe Mn费托催化剂与分子筛单段和两段反应,模拟费托条件下,利用乙烯和丙烯作为模型分子探究其在分子筛上的芳构化行为等。另外,开发了一种性能优异的Na调节的Fe Ni双金属费托催化剂,探究了其电子性质、碳化行为、界面效应等对于产物的影响,并创造性的构建了Na调节的Fe Ni双金属费托催化剂与HZSM-5分子筛耦合用于合成气一步制轻芳烃,同时解决了两类催化剂(费托催化剂和分子筛)的稳定性和选择性存在的问题,相关研究结果如下:(1)利用惰性硅层包覆HZSM-5可以显着提高对二甲苯(PX)的选择性,主要是由于有效阻止了对二甲苯(PX)在HZSM-5外表面酸性位上异构为间二甲苯和邻二甲苯(MX和OX)。随着惰性硅层对HZSM-5分子筛包覆程度的增加,PX选择性虽大幅度提高,但是却影响了液相中芳烃产品的总选择性,主要是由于过分的硅层包覆,一定程度上阻碍了FTS产品进入沸石通道和/或外表面发生芳构化反应。(2)Fe Mn费托催化剂与HZSM-5分子筛单段和两段反应研究结果表明:与甲醇路线不同,在合成气经费托路线制芳烃中,主要是C5+费托中间体转化生成芳烃而非低碳烯烃,低碳烯烃主要加氢和异构为烷烃。在单段反应器中,对比复合催化剂的颗粒混合方式,通过费托催化剂与分子筛分层填装实验的探究发现,它们距离越远,可以有效降低分子筛周围的乙烯浓度,进一步抑制了苯和甲苯与乙烯的烷基化反应,从而使总芳烃中BTX(苯、甲苯和二甲苯)的选择性从48.3%显着提高到68.9%。(3)在模拟局部费托合成反应环境下,乙烯和丙烯以及庚烷模型反应结果表明:费托合成反应中原位生成的H2O和CO2在促进芳烃形成方面起到了关键作用,这主要由于H2O提高了分子筛酸强度以及CO2有利于驱动H转移过程,促进环化脱氢反应生成芳烃。(4)通过DFT计算进一步证明了质子(H+)对CO解离的消极作用,与纯Fe5C2(510)表面相比,H+-Fe5C2(510)表面的d带中心向低能移动而远离费米能级。该结果表明,H+-Fe5C2(510)表面对于CO解离活性比较低,说明了质子(H+)的引入后不利于CO的解离。另外,对比Fe5C2(510)的表面上吸附CO的C-O键距(1.196?),H+-Fe5C2(510)C-O键距变小(1.174?),说明CO在H+-Fe5C2(510)表面解离变难,该结果与d带中心结果一致。因此,可以推论,更多酸性HZSM-5分子筛上的质子靠近Fe或Fe5C2相,CO解离可以完全被抑制。(5)相比于α-Fe2O3-0.75Na,Fe Ni Ox(5:1)-0.41Na具有稳定的催化活性和高α-烯烃(C2=-C4=)的选择性,适当添加Ni,有效地抑制的Fe基费托催化剂碳沉积,从而显着提高了费托催化剂的稳定性,由于Ni对于CO弱的吸附以及Fe向Ni的电子转移,降低了Fe上CO的吸附和解离,从而改变了Fe的碳化行为,反应过程中形成了更多的Fe3C活性中心,有利于降低甲烷,提高低碳烯烃的选择性,与实验和DFT计算结果一致。另外,由于Fe和Ni之间的电子转移,改变了Ni本征的催化特性,减弱了甲烷化反应。(6)有趣的是,一般在费托反应中中,碱性助剂是抑制加氢的,但这里,过多的Na将显着增加C1o-C4o的选择性,结合表征和DFT计算证实,过多Na的添加,会减弱Fe-Ni相互作用,减少Fe向Ni的电子转移,使Ni显示出其本征的催化特性,由于它的强加氢能力大幅增加不期望的低碳烷烃的选择性,(7)利用DFT计算,通过对Fe-Ni界面C-C偶联行为的研究发现,Fe-Ni界面吸附的CH2物种倾向于通过C-C偶联形成C2H4,且C2H4可以自发从表面脱附,表明低碳烯烃的形成是有利的,进一步的链增长受到抑制。这由于Fe-Ni界面上的电子积聚而引起的电子排斥效应,削弱了CH2和C2H4物种的结合强度。(8)费托产物分布显着影响HZSM-5分子筛的稳定性和芳烃产物选择性。对于Fe Ni Ox(5:1)-0.41Na,C5+产物主要集中在低碳数,这些产物在HZSM-5上催化转化主要生成高附加值的芳烃(液相中总芳烃选择性达到98.6%,其中甲苯、乙苯和二甲苯轻质芳烃选择性为65.7%),且HZSM-5分子筛具有较好的催化稳定性,相反,Fe Mn Ox(5:1)-0.40Na,由于Mn Ox中氧空位提升CO解离,C5+中高碳数产物选择性增加,这些费托产物在HZSM-5上催化转化为多环支链芳烃,且HZSM-5分子筛稳定性明显下降。同时,研究发现,费托催化剂和HZSM-5分子筛耦合反应中,费托催化剂上的Na能迁移到HZSM-5分子筛的外表面毒化酸性位,从而抑制了H转移反应,避免了低碳烯烃加氢生成低碳烷烃,大幅提高了气相中高附加值的低碳烯烃的选择性。
李思敏[3](2021)在《木质素及其衍生物定向转化制备液体燃料的反应机理和产物调控研究》文中研究说明在木质纤维素类生物质组分中,木质素具有天然的芳环结构,在转化为芳烃或环烷烃类化合物以用于液体燃料的作用具有巨大潜力,也对提高生物质全组分的高效利用具有重要意义。本文针对研究中存在的科学问题,开展了生物质热解和水解发酵路径中产生的热解木质素和酶解木质素两类木质素及其衍生物高值化转化技术探索。针对木质纤维素类生物质原料热解油中重质酚类低聚物(热解木质素)组分在结构特性和生成机理方面尚不明晰的问题,采用了更适合分析大分子聚合物的HPLC/Qtof-MS、GPC以及1H-13C HSQC NMR新型检测技术,对实际生物质热解油中的热解木质素的组成和结构特性进行了详细分析,并将其木质素单酚模化物模拟实验所产生的酚类低聚物进行对比分析,认为实际热解木质素中组分大多为具有复杂侧链且以C-C键相连的木质素酚类单体、二聚体或多聚体,具有进一步转化利用的潜力。单酚模化物热解会产生更多的焦炭,表明焦炭的产生主要来源于热解中芳香族自由基的二次反应。结合DFT理论计算揭示了热解木质素的可能生成机理,对从热解源头抑制酚类低聚物生成的策略研究提供了理论基础。针对酶解木质素的结构特性进行了1H-13C HSQC NMR表征,并与热解木质素进行对比,发现酶解木质素更好地保留了天然木质素的C-O醚键结构,含氧量相对也更高。因此,在制备液体燃料的目标下,两类木质素均具有进一步转化利用的巨大潜力。进而,针对催化热解和液相“两步法”催化转化两种路径,设计了不同的催化体系以实现从木质素及其衍生物高效生产烃类化合物。针对木质素及其衍生物催化热解转化路径,引入Lewis酸为主的介孔氧化铌作为催化剂进行工况探索。研究发现,该催化剂具有良好的脱氧以及抑制多环芳烃(PAHs)或催化剂积碳(Coke)的生成的能力。酶解木质素在650℃和C/L(催化剂/原料)为9:1时,具有最高的总芳香烃产率,其中单环芳烃(MAHs)的选择性达到90%以上。热解木质素催化热解的总芳香烃产率与酶解木质素接近,但焦炭产率(Char)相对稍高。采用模化物实验和理论计算的方式,对催化热解产物生成的可能路径以及催化剂脱氧和抑制PAHs/Coke生成的可能机制进行了探索。结果表明,氧化铌表面酸性位点吸附热解产物分子时,对CAr-O键具有不同程度的拉长和削弱作用,在热解高温环境下该化学键更易于断裂,从而实现了较好的脱氧效果;此外,随热解产物分子含氧量的降低,产物分子在催化剂表面吸附强度随之降低,因而在芳烃类脱氧产物形成后易于离开催化剂表面,避免了过度反应而生成多环芳烃和催化剂积碳。针对木质素及其衍生物液相“两步法”催化转化路径,引入Nb-Mo共晶介孔氧化物催化剂,实现了在乙醇溶液体系中将木质素转化为类型单一的烷基酚类酚单体平台化合物。研究发现,Nb、Mo掺杂比为5:5时具有较好的木质素解聚效果,并能够避免Mo元素在液相反应中的流失。优化工况下,酶解木质素和热解木质素的芳香族单体化合物总质量收率分别为444.4 mg/g Lignin和386.5 mg/g Lignin。其中,酶解木质素解聚产物以C8的烷基酚为主,而热解木质素解聚产物则以侧链烷基化程度更高的C14~C16的烷基酚为主。针对木质素酚单体平台化合物的加氢脱氧,以乙酚为模化物,在水为溶剂和甲醇供氢的常压氮气下,采用活性炭负载金属型催化剂进行加氢脱氧反应工况的初步探索,实现了酚类化合物加氢为环烷醇类化合物为主的产物。在初步探索的基础上对产物进行优化调控,采用复杂的酚单体平台化合物(二氢丁香酚,DHE),通过在体系中引入低压氢气和Nb2O5固体酸催化剂实现了100%的C9烃类化合物的收率。研究还结合氘代试剂反应和理论计算,明确了本物理混合催化体系水相温和加氢脱氧的过程中不同供氢源和不同催化剂的作用规律。针对本文所涉及的潜在的木质素及其衍生物转化路径,采用Aspen Plus模拟搭建了从木质素原料出发的催化热解和液相“两步法”转化系统流程,对酶解木质素和热解木质素在不同路径下的能量转化效率进行了对比研究,由此对不同结构特性的木质素的转化利用途径提供有价值的理论支持。
焦佳鹏[4](2021)在《ZIF-8衍生的Zn改性HZSM-5分子筛的制备及其对芳构化的催化性能》文中进行了进一步梳理芳烃,尤其是苯、甲苯、二甲苯(BTX),是一类重要的化工基础原料,广泛用于合成树脂、合成纤维、合成橡胶、医药、染料、农药等行业,传统的芳烃生产严重依赖于石油资源。然而,随着BTX需求量、石油消费量的不断增长和石油资源的日益枯竭,传统的石油炼制芳烃路线已难以满足BTX市场的需求。甲醇、CO2作为碳一化工的重要原料,来源广泛,价格低廉,甲醇/CO2加氢制芳烃作为一种非石油路线生产芳烃的途径,具有重要的战略意义。本论文以ZIF-8为牺牲模板和Zn源制备了改性HZSM-5复合催化剂,研究了其催化甲醇/CO2加氢制芳烃的催化性能及构效关系。具体研究内容如下:1.选用咪唑酯基金属有机框架材料ZIF-8作为牺牲模板和Zn源,分别采用物理混合法(PM)、原位水热合成法(SH)和蒸汽辅助晶化法(SAC)制备了ZnZ8改性的HZSM-5催化剂(ZnZ8/HZSM-5),利用XRD、SEM、TEM、N2吸脱附、ICP-OES、NH3-TPD、Py-IR、XPS、H2-TPR、TG表征手段研究了制备方法对ZnZ8/HZSM-5理化性质的影响,并考察了其对催化甲醇制芳烃反应活性和稳定性的影响。结果表明,采用蒸汽辅助晶化法成功得到纳米多级孔结构,缩短了分子扩散路径,提高了催化剂容碳能力,其催化剂稳定性最佳。另一方面,由ZIF-8引入的ZnZ8物种在Zn Z8(PM)/HZSM-5中主要以Zn O形式存在,ZnZ8(SH)/HZSM-5中同时存在Zn O和Zn OH+物种,而ZnZ8(SAC)/HZSM-5中主要以Zn OH+物种为主,提高了ZnZ8原子的利用率,形成了更多的L酸位点。在0.1 MPa、450℃、甲醇分压为20 k Pa和质量空速为1.9 h-1的反应条件下,ZnZ8(SAC)/HZSM-5催化剂上BTX的选择性达到65.9%,优于其它两种方法。2.通过改变ZIF-8的添加量,采用蒸汽辅助晶化法制备了不同含量ZnZ8改性的纳米多级孔HZSM-5催化剂(x%ZnZ8(SAC)/HZSM-5),同时制备了传统Zn(NO3)2·6H2O为ZnZN源改性的HZSM-5催化剂(1%ZnZN(SAC)/HZSM-5),利用XRD、SEM、TEM、N2吸脱附、ICP-OES、NH3-TPD、Py-IR、XPS、H2-TPR、TG表征方法研究了不同ZIF-8添加量和不同Zn源对催化剂理化性质的影响,考察了对催化甲醇制芳烃的反应活性和稳定性的影响,并探究了工艺条件对催化活性的影响。结果表明,ZIF-8的添加量会影响ZnZ8(SAC)/HZSM-5的晶粒大小和Zn OH+物种的浓度,添加适量的ZIF-8有助于形成适宜的B/L酸浓度比值。与1%Zn ZN(SAC)/HZSM-5相比,1%ZnZ8(SAC)/HZSM-5具有更小的粒径和更适宜的酸性分布。在优化后的反应条件下(0.1 MPa、450℃、甲醇分压为20 k Pa和质量空速为1.9 h-1),1%ZnZ8(SAC)/HZSM-5催化剂上BTX的选择性可以达到69.8%,催化稳定性良好。3.以ZIF-8和Zr(NO3)4·5H2O作为前体,采用直接煅烧法制备了ZnZrO固溶体,利用XRD、SEM、TEM、N2吸脱附、EDX、XPS、CO2-TPD等表征方法研究了煅烧温度和不同Zn/Zr摩尔比对ZnZrO固溶体理化性质的影响,然后将第二部分实验中所制备的1%ZnZ8(SAC)/HZSM-5与ZnZrO固溶体进行物理混合得到ZnZrO-Zn Z8/HZSM-5复合催化剂,考察了ZnZrO煅烧温度、不同的Zn/Zr比、反应条件及ZnZrO组分与分子筛ZnZ8/HZSM-5的空间距离对催化CO2加氢制芳烃催化性能的影响,最后利用in-situ DRIFTS对反应机理进行了探究。在优化后的反应条件下(320°C,3.0 MPa,4800 ml·g-1·h-1,H2/CO2=3/1,W(ZnZrO)/W(Zn Z8/HZSM-5)=1/2,TOS=3 h),Zn Zr8O(350)-Zn Z8/HZSM-5复合催化剂上CO2加氢制芳烃反应中,CO2转化率为15.2%,CO的选择性为41.3%,芳烃的选择性为63.9%,反应80 h后未发现明显的失活。
刘翔宇[5](2021)在《苯与二氧化碳烷基化催化剂设计与机理研究》文中指出以化石燃料燃烧为首要原因的温室效应仍然严重,各国都在寻求抑制二氧化碳排放和促进二氧化碳转化的新方式方法。近年来,我国对二甲苯(PX)的进口依存度依然较高,国内对PX的需求在短期内依然无法完成自给。同时,随着国家对机动车排放标准愈加严苛,致使结余出大量的纯苯,且短期内利用苯生产甲苯、二甲苯仍具有一定的经济效益。本课题立足于国家新时期方针政策与世界环境保护层面,从对苯与二氧化碳烷基化条件的研究角度出发,通过对反应催化剂进行设计以及反应机理的研究,旨在提高此反应的催化活性,解决二氧化碳利用难题以及我国二甲苯的供给问题。首先,本文通过实验确定了苯与二氧化碳烷基化体系的最适反应条件为425℃、3MPa、H2:CO2=3:1、GHSV=9000h-1,并在不同金属氧化物和不同分子筛中初步筛选出活性较优的Zn/Ti氧化物与ZSM-5分子筛耦合的双功能催化剂组合,同时发现先混和后成型为20~40目尺寸的催化剂效果最好,从而确定了氧化物和分子筛之间最佳耦合方式。其次,针对Zn/Ti体系,通过调变Zn/Ti氧化物比例以及ZSM-5分子筛的Si/Al比,发现Zn0.1Ti-HZ5(13.5)催化剂催化效果最优,将苯转化率以及C02的有效利用率分别提高至28.7%和25.9%。同时揭示了适量的表面ZnO和氧空位(OVs)对于催化剂活性的促进作用,发现催化剂催化活性与OVs含量密度以及ZSM-5分子筛酸量呈正相关关系。此外,使用磷酸二氢铵和二苯基磷酰胺浸渍对分子筛表面酸性位点进行了覆盖,发现随着覆盖剂使用量的增加,产物甲苯选择性(72.9%-92.5%)、对二甲苯在二甲苯中的占比(PX/X)(25.0%-64.4%)得到了明显的提升,但苯的转化率却大幅度降低。随后,为了进一步提高Zn/Ti体系催化剂的催化活性,通过浸渍法在Zn/Ti催化体系中引入Pd元素,研究了其对Zn/Ti催化剂体系的作用与影响。发现浸渍0.5wt%的Pd最利于氧空位的生成(提升到50.0%),并将苯转化率提高至39.0%,同时CO2有效利用率也得到大幅度提升(37.3%)。接下来,探究了不同Zn/Ga比例氧化物对此催化体系的影响,发现具有尖晶石结构的Zn/Ga=1:2-HZ5(30)催化剂OVs含量最高,且表面分布有适量的ZnO,实现了 38.1%的苯转化率以及36%的二氧化碳有效利用率,进一步证明了金属氧空位对此反应体系的决定性作用。此外,研究了 ZSM-5分子筛的不同形貌结构对反应的影响,发现短轴分子筛(Short-Axis-HZ5)以及薄片状分子筛(Flake-HZ5)提高了甲苯在产物中的选择占比。而多级孔分子筛(Hierarchical-HZ5)促进了乙苯以及重芳烃的形成。最后,本文提出了苯与二氧化碳烷基化反应可能的机理路径:CO2(吸附在氧空位上)→碳酸盐/碳酸氢盐→甲酸盐→甲氧基→甲醇→甲氧基(甲醇转移至苯环上形成)→甲苯/二甲苯,为后续的定向研究奠定了理论基础。
邵娟[6](2020)在《甲醇定向合成芳烃ZSM-5催化剂制备及反应优化》文中进行了进一步梳理甲醇制芳烃(MTA)是以甲醇为原料,在ZSM-5酸性分子筛催化作用下合成以芳烃为主的烃类化合物的过程。该过程可以促进煤制甲醇的下游转化,是煤炭高效清洁利用的重要途径之一。由于MTA反应过程涉及许多复杂的化学反应,反应产物种类多,芳烃选择性有待于提高。同时,ZSM-5规整有序的微孔结构会限制反应大分子的扩散,容易发生深度芳构化反应形成积炭覆盖酸性位甚至堵塞微孔孔道,导致催化剂快速失活。针对芳烃选择性低和催化稳定性差的问题,本论文通过调节水热生长溶液的H2O/Al比和silicalite-1的水热重构程度,调控ZSM-5酸性和介孔结构,探讨催化剂结构与MTA反应的构效关系。并且基于MTA反应的甲醇制低碳烃和低碳烃芳构化反应两个过程,分别配置相应的催化剂,通过反应装填方式的调控和优化,提高芳烃选择性和催化稳定性,并探究甲醇经低碳烃制芳烃的两步转化反应机制。本工作获得的主要结果和结论如下:(1)通过调控纳米纯硅晶核在NaAlO2碱溶液中二次水热生长的料液浓度,成功合成出强酸性纳米HZSM-5。发现当H2O/Al比由200增加至2600时,促进了小晶粒纳米ZSM-5(60~90 nm)的生成。同时,会有更多的铝分布在晶体外部,提高了酸性位的可接近性,有利于催化稳定性的提升。H2O/Al比的增加也增强了分子筛酸性,总酸量由0.59 mmol g-1增至0.81mmol g-1,促进了芳烃生成。在反应温度为400°C,压力为1.0 MPa,甲醇空速为4.7 h-1时,催化寿命和液烃中芳烃选择性分别可达155 h和66.0%;(2)通过调控纳米silicalite-1(~60 nm)在含NaAlO2的TPAOH溶液的水热重构程度,获得了一系列富含介孔的大外比表面积((29)186 m2 g-1)纳米HZSM-5(~75 nm)。发现水热重构前期,silicalite-1微孔结构被明显破坏,形成大量6~9 nm的小介孔,外比表面积高达287 m2 g-1。随着水热重构的进行,小介孔逐步融合形成15~35 nm的大介孔甚至空心结构。水热重构过程中,五配位和六配位非骨架铝可以转变为四配位骨架铝,总酸量可达0.59 mmol g-1。重构过程中虽然酸量逐渐增多,但丰富的介孔结构可以为反应分子的扩散提供便利,催化寿命逐步增至164 h,液烃中芳烃选择性增至74.5%。再生后催化剂酸性显着减弱,但保留的丰富介孔和大外比表面积,使再生催化剂寿命为新鲜催化剂的2.5倍;(3)在低硅铝比Zn/ZSM-5芳构化催化剂中物理混入高硅铝比HZSM-5烯烃催化剂,使甲醇在烯烃催化剂上转化为低碳烃,低碳烃继续在邻近的芳构化催化剂上被高效转化,芳烃选择性可达39.9%,远高于单独装填芳构化催化剂的30.3%。然而,芳构化催化剂上产生的大分子烃会促使邻近的烯烃催化剂积炭失活,不利于催化寿命的提升,使烯烃催化剂与芳构化催化剂混合比为1.6:0.4时,催化寿命仅为39 h。将芳构化催化剂的硅铝比由30增至50,可以减少大分子烃的生成,使混合催化寿命由39 h提高至56 h。而将两种催化剂的颗粒目数由60~100目降至20~40目时,减少了芳构化催化剂上生成的大分子烃与烯烃催化剂的接触机会,催化寿命显着增至112 h。减少芳构化催化剂的混合占比也能减少大分子烃的生成,显着提升催化寿命。当烯烃催化剂与芳构化催化剂的质量比为1.8:0.2时,催化寿命高达219 h,远高于单独装填芳构化催化剂的22 h;(4)将HZSM-5烯烃催化剂装填于Zn/ZSM-5芳构化催化剂上方,相比混合装填两种催化剂,上层烯烃催化剂的催化转化过程不受芳构化催化剂上产生的大分子烃的消极影响,可以获得更高的催化稳定性。当两种催化剂等质量上下分层装填时,催化寿命至少可达205 h,远高于等质量物理混合装填的36 h。由于上层催化剂生成的低碳烃进入下层催化床层可以促进“烯烃循环”,抑制了“芳烃循环”中重质芳烃的生成,BTX选择性达19.1%,远高于单独装填芳构化催化剂的15.5%。降低两种催化剂的分层装填配比,提高上层烯烃催化剂合成低碳烯烃的能力和下层Zn/ZSM-5的芳构化能力,能优化两步转化的芳构化程度,提升芳烃选择性。当烯烃催化剂和芳构化催化剂分层装填质量比由1:1降至0.25:1.75时,芳烃选择性和BTX选择性由26.7%和19.1%明显提高至48.2%和34.8%。
邱宝成[7](2021)在《嵌入式金属分子筛催化剂的研究》文中进行了进一步梳理乙烷是页岩气的第二大组成成分,由于页岩气开采技术的升级,使得乙烷产能大为增加。随着我国工业化的深入发展,乙烯以及芳烃需求快速增长,供需缺口再进一步扩大,开发制备乙烯以及芳烃的新技术拥有广阔的前景。乙烷无氧脱氢以及无氧芳构化反应是有效开发利用乙烷的重要途径。随着传统不可再生资源石油以及煤炭等的不断减少,乙烷转化制乙烯和芳烃将是对基于石油和煤炭传统生产路线的有效补充,符合我国能源与资源的重大需求。通过负载金属,并调控分子筛催化剂中的酸中心与金属活性中心协同作用,制备用于乙烷无氧转化反应的金属分子筛催化剂是当前研究的热点方向之一。但是传统负载型金属分子筛催化剂由于催化剂积碳以及金属烧结团聚导致催化剂快速失活,阻碍了其进一步的工业化发展。铂基催化剂是乙烷无氧脱氢制乙烯(EDH)反应最具活性的催化剂。本论文通过添加无水乙醇的水热合成法,利用Pt/Si O2作为唯一硅源和金属源,成功直接制备了H-型嵌入式Pt@HZSM-5催化剂。在高乙烷气组成的反应条件下(进料气中的乙烷含量为90%,反应空速GHSV=2000m L·g-1cat·h-1,P=0.1 MPa,T=550℃),Pt@HZSM-5催化剂在未再生情况下成功实现了反应50 h不失活。在保持优异稳定性同时乙烯的选择性和乙烷的转化率分别保持在88.40%和15.2%。然而,常规的负载型Pt/HZSM-5催化剂表现出Pt化学状态,粒度及其周围环境的动态转变,导致由金属的烧结团聚,以及由深度脱氢和产物乙烯的芳构化造成的积碳,从而使得催化剂快速失活。通过多种表征手段,包括HAADF-STEM、H2-TPR、in-situ XPS、in-situ CO-DRIFTS和Py-FTIR以及固体核磁等对Pt@HZSM-5催化剂嵌入式结构、Pt活性物种、分子筛的酸性位点分布以及积碳情况进行深入分析,同时通过in-situ/operando synchrotron XAS以及in-situ DRIFTS原位表征技术探究嵌入式催化剂金属物种与其周围环境相互作用。发现Pt@HZSM-5催化剂上嵌入在分子筛骨架中Pt0物种高度分散,这不仅抑制了Pt颗粒团聚,并且使电子从分子筛骨架转移到Pt0物种,从而增加Pt0物种周围的电子云密度,削弱Pt-(C=C)键的强度,从而促进烯烃的解吸并延缓乙烷在Pt0物种上的深度脱氢,避免了乙烷的深度脱氢形成积碳。另外由于Pt@HZSM-5催化剂金属颗粒周围的分子筛骨架是在晶化过程原位形成的,因此金属物种的周围环境受到金属活性物种的影响较小,使得催化剂并不存在骨架外的Al原子,同时还拥有大量分布在分子筛直通道和正弦通道中Al原子,这对于烯烃循环路径更有利,从而避免了乙烯中间体随后环化反应形成芳烃。另外,对于锌基催化剂来说,由积碳引起的快速失活是其乙烷无氧芳构化(EDA)的工业化应用的主要障碍。本论文通过分步晶化法,利用Zn/Si O2作为唯一硅源和金属源,成功直接制备了H-型嵌入式Zn@HZSM-5催化剂,在高乙烷气组成的反应条件下(进料气中的乙烷含量为90%,反应空速GHSV=2000 m L·g-1cat·h-1,P=0.1 MPa,T=550℃),进行10 h反应后,转化率保持在14.3%,芳烃选择性达到43.6%,其中轻质芳烃(C6-8)在芳烃中的最终选择性超过79.3%。传统负载型Zn/HZSM-5催化剂在相同反应条件下因严重积碳而快速失活。另外也对Zn@HZSM-5催化剂进行了35 h的长时间反应,发现催化剂保持优异稳定性,同时目标产物(乙烯+芳烃)选择性维持在86.6%,在目标产物中芳烃占比超过41.1%。通过各种表征手段如HAADF-STEM、in-situ XPS、UV-vis DRS、Py-FTIR、固体核磁以及in-situ DRIFTS表征技术等对Zn@HZSM-5催化剂嵌入式结构、Zn活性物种、分子筛的酸性位点分布、催化剂活性物种与其周围环境相互作用以及积碳情况进行深入分析。发现,一方面由于独特的嵌入式结构不仅抑制了Zn O态物种的团聚,同时也使得分子筛的Br(?)nsted酸性位点与金属锌结合,在Zn@HZSM-5催化剂中形成占主导地位的稳定Zn(OH)+物种。这些Zn物种不仅减少了乙烷深度脱氢形成的CH4和积碳,同时具有H2解离和重组脱附的能力,可以促进芳构化反应的进行。另外,由于Zn@HZSM-5催化剂具有的独特嵌入式结构,使得其拥有不同于常规的Zn/HZSM-5催化剂的Zn物种动态转化,这提高了反应过程中芳烃的选择性。另一方面,由于Zn@HZSM-5催化剂金属颗粒周围的分子筛骨架是在晶化过程中原位生成的,因此金属物种的周围环境受到金属活性物种的影响较小,使得催化剂不存在骨架外的Al原子,同时在分子筛直通道和正弦通道中还存在更多的Al原子,这有利于促进烯烃循环,抑制产物过度芳构化造成催化剂失活。另外,由于金属嵌入到分子筛骨架中,分子筛的择型限域作用使得生成的轻质芳烃不会进一步转化为重质芳烃,从而大大减少了由重质芳烃形成的积碳。
陈浩[8](2020)在《硅灰/偏高岭土地质聚合物基多孔材料的结构调控及性能研究》文中认为工业固体废弃的大量排放不仅对生态环境造成破坏,还会导致资源浪费。利用固体废弃物对环境进行治理,是实现工业固体废弃物高附加值再生利用的有效途径之一,而地质聚合物可作为实现这一目标的桥梁。地质聚合物是由硅氧四面体和铝氧四面体通过桥氧交替连接而成的一类具有类沸石三维网络结构的新型绿色胶凝材料。与传统水泥相比,地质聚合物的制备可直接以工业固废为原料,无需“两磨一烧”,能耗低,且无温室气体排放,目前将地质聚合物作为胶凝材料在建材领域已得到很好的研究及应用。近年来,地质聚合物的类沸石性能也得到了广泛的关注,地质聚合物和沸石分子筛在原子层面具有完全相同的结构,因此地质聚合物也表现一定程度的催化、吸附或离子交换性能。商业合成的沸石分子筛一般为纳米或微米级别的粉末,在工业应用中需使用粘合剂成型,赋予其一定的力学性能以应对流体的冲刷及复杂反应环境。与沸石分子筛相比,地质聚合物作为胶凝材料本身便具有优异的力学性能,但地质聚合物的非晶或准晶结构使其孔含量有限,比表面积也相对较小,因此其性能与沸石分子筛相比仍有较大差距。如何对地质聚合物的孔结构进行调控,在保证其力学性能的同时,表现出沸石分子筛级别的吸附或催化性能是当前地质聚合物材料研究的一大热点。本文以硅灰和偏高岭土为主要原料展开研究,通过晶种诱导地质聚合物原位转化块体分子筛和活性炭掺杂地质聚合物构造活性炭/地质聚合物界面提高分子筛转化效率的方法调控地质聚合物本有的孔结构,进而改善其吸附和催化性能。成功制备了地质聚合物分子筛,活性炭/地质聚合物复合材料以及地质聚合物膜,并对相关性能进行了系统研究,主要研究内容及取得的结果如下:(1)在研究晶种诱导地质聚合物原位转化块体分子筛之前,首先探讨了在无模板剂条件下,晶种诱导不同配比硅灰/偏高岭土混合物直接水热合成分子筛的可行性,为后续研究奠定基础。结果表明,在水热时间为72 h,水热温度为180℃,晶种用量为5 wt.%,Si/Al摩尔比为15,Na2O/H2O摩尔比为0.028的条件下,硅灰和偏高岭土混合物可转化为与纯化学试剂合成无异的ZSM-5分子筛。以结晶度最高的Na/ZSM-5粉体为原料,通过离子交换和煅烧方法制备Ni/ZSM-5、Cu/ZSM-5和Zn/ZSM-5催化剂,其NH3选择性催化还原NO(NH3-SCR-NO)效率可分别达到92%、100%和95%。(2)晶种诱导硅灰/偏高岭土基地质聚合物原位转化块体分子筛,在保证地质聚合物力学性能的同时提高沸石分子筛转化效率而改善其孔结构。结果表明,晶种诱导地质聚合物原位转化沸石分子筛与传统水热合成法遵循相似的规律,且具有普适性。在室温条件下,所合成的Na/ZSM-5块体分子筛的CO2吸附容量到达1.79mmol/g,远高于地质聚合物的CO2吸附容量(0.01 mmol/g)。块体Na/ZSM-5对水溶液中的Ni2+离子的吸附容量为13.22 mg/g,吸附动力学及热力学分析表明,块体Na/ZSM-5对Ni2+离子的吸附属于离子交换过程,Ni2+离子取代Na/ZSM-5中的Na+离子,并以非骨架阳离子的形式平衡[AlO4]5-的负电荷。DFT计算表明,相比于ZSM-5中的Na+离子,Ni2+离子具有更强的CO2吸附能力。因此,吸附Ni2+离子后,Ni/ZSM-5的CO2吸附容量进一步增至2.38 mmol/g。所合成的ECR-1自支撑分子筛膜能有效截留模拟海水中的Na+,K+,Ca2+,Mg2+及Cl-离子,在膜通量为0.75kg/(m2·h)时,对上述离子的截留率分别达到99.99%,97.32%,100%,100%和96.82%。(3)活性炭掺杂地质聚合物,利用地质聚合物制备过程的强碱性环境同时对活性炭改性,制备同时具有高力学性能及吸附性能的活性炭/地质聚合物复合材料。结果表明,活性炭的掺入使地质聚合物与活性炭之间形成界面而降低地质聚合物的力学强度。但增加碱激发剂的碱度可有效缓和地质聚合物力学性能的损失,同时,增加碱激发剂的用量可明显促进活性炭表面含氧基团的形成。当KOH、硅灰、偏高岭土和活性炭的质量比为22.4:8:12:6时,所得活性炭/地质聚合物复合材料的抗压强度为22.3 MPa,CO2吸附容量达到1.49 mmol/g。DFT计算表明,活性炭表面的含氧基团具有较高的CO2亲和力,从而促进CO2吸附。此外,对活性炭/地质聚合物复合材料进行水热处理,利用活性炭在地质聚合物基体中构造的界面,可提高沸石分子筛的转化效率,从而进一步提升其CO2吸附容量,水热处理后,活性炭/地质聚合物/分子筛复合材料的抗压强度为23.1 MPa,CO2吸附容量达到2.68mmol/g。(4)以活性炭/地质聚合物复合材料为载体,硝酸铁为前驱体,通过初湿浸渍法制备铁基活性炭/地质聚合物异质结构催化剂,并对其SCR脱硝性能进行研究。结果表明,当Fe的负载量为10 wt.%时,在350~500℃温度范围内,催化剂对NO的转化率大于96.5%,且N2选择性在94%以上。催化剂优异的NO转化效率和N2选择性主要归因于地质聚合物中孤立的铁离子和活性炭表面高分散的FeOx团簇的协同作用,其中前者为低温SCR提供活性位点,而后者在较高温度下具有反应活性。铁的这种分布特点归因于活性炭/地质聚合物复合材料的特殊异质结构。(5)以硅灰和偏高岭土为原料制备地质聚合物膜,系统研究地质聚合物膜对Cr(Ⅲ)离子的截留性能。而后对地质聚合物膜截留和富集的Cr(Ⅲ)离子进行煅烧处理,将Cr(Ⅲ)离子原位转化为Cr2O3氧化物半导体,赋予其光催化活性,并利用光催化-膜分离耦合降解碱性品绿染料废水。结果表明,煅烧过程中,地质聚合物膜表面的Cr(Ⅲ)离子未发生迁移,均转化为纳米Cr2O3氧化物颗粒高度分散于地质聚合物膜表面。在催化-膜分离耦合体系中,当碱性品绿初始浓度为30 mg/L,跨膜压差为0.09 MPa时,50 min内被完全降解。
张志[9](2021)在《固体酸催化生物质糖制备乙酰丙酸乙酯的研究》文中研究表明随着全球化石资源濒临枯竭,开发可再生资源取代化石能源已迫在眉睫。将生物质糠醇,葡萄糖和纤维素作为原料,经酸催化醇解反应制备得到的乙酰丙酸乙酯,是燃料混合化学品的重要组成,受到越来越多的关注。本文针对不同原料的特性,研究了三种不同的固体酸催化剂,分别催化糠醇,葡萄糖和纤维素合成乙酰丙酸乙酯。具体研究内容如下:1.采用蒸发诱导自组装(EISA)后硫酸铵浸渍技术于不同煅烧温度下(400–900°C)制备了一系列有序介孔SO42-/Al2O3(OMSAs)固体超强酸催化剂。通过XRD、TEM、N2-BET、NH3-TPD和Py-IR等技术表征了不同煅烧温度OMSAs的结构和表面酸性。结果表明,OMSAs样品具有二维六方结构,表面出现超酸位点,以L酸为主,且煅烧温度为600°C的OMSAs(OMSA-600)样品具有较高的酸量以及较强的L酸中心。在催化糠醇合成乙酰丙酸乙酯的研究中,OMSA-600的催化活性最好,在200°C下反应3 h,乙酰丙酸乙酯最高收率为80.6%,且该催化剂经4次重复使用后,其活性有轻微衰减,乙酰丙酸乙酯收率为71.2%。2.以含锆的MOFs(UiO-66)为锆源,涂以异丙醇铝,经沉淀浸渍法得到不同硫酸铵浸渍浓度的双金属复合固体超强酸SO42-/Zr O2@Al2O3。通过XRD、SEM、TEM、N2-BET、NH3-TPD和Py-IR等技术表征了SO42-/Zr O2@Al2O3的结构和表面酸性,结果表明,样品具有八面体结构,存在超酸位点,同时具有L酸和B酸位点。在催化葡萄糖合成乙酰丙酸乙酯的研究中,SO42-/Zr O2@Al2O3-3M的催化活性最好,在最优条件(200°C,5 h)下得到乙酰丙酸乙酯收率为37.5 mol%,该催化剂经4次重复使用后,其活性有轻微衰减,乙酰丙酸乙酯收率为28.8 mol%。3.以异丙醇铝为铝源,KCC-1为载体,采用水热法制备了不同Si/Al摩尔比(5和30)的纤维状纳米KCC-1/Al。再以3-巯丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)为硅烷偶联剂,经过涂层后接枝法得到双酸位固体酸KCC-1/Al-SO3H。通过XRD、FESEM、TEM、N2-BET、NH3-TPD和Py-IR等技术表征了KCC-1/Al-SO3H的结构和表面酸性,结果表明,样品具有纤维球状结构,同时具有L酸和B酸位点。在催化纤维素合成乙酰丙酸乙酯的研究中,5KCC-1/Al-SO3H的催化活性最好,在最佳反应条件下(200°C,6 h),纤维素的转化率为95.5%,乙酰丙酸乙酯收率为28.8 mol%。重复使用实验显示5KCC-1/Al-SO3H催化剂经过5次循环使用,得到的乙酰丙酸乙酯收率降低较明显,为20.4 mol%。
尚超[10](2020)在《基于喷雾干燥技术的多级结构沸石微球的可控制备与形成机理探究》文中认为多级孔沸石分子筛微球兼具纳米沸石的低传质阻力和微米沸石的易分离特点,是一种理想的吸附与催化材料。如何通过简便的合成策略制备出形貌可控和机械性能稳定的多级孔沸石分子筛微球是一个亟需解决的科学问题。本文基于微流控喷雾干燥技术,对多级孔沸石分子筛微球的可控组装/合成与形成机理进行了研究,并初步探索了其在酸催化应用方面的性能。主要结果如下:1、基于喷雾干燥技术,提出了“化学交联”策略。以纳米沸石(Nano-ZSM-5)合成母液为前驱体,通过喷雾干燥自组装,成功地制备了多级孔沸石分子筛微球(SD-ZSM-5-190-12-M)。这种合成策略不仅避免了纳米沸石繁琐的离心分离过程,而且可以显着提高沸石分子筛微球的形貌均一性和机械稳定性。在喷雾干燥过程中,合成母液中无定形的硅铝酸盐物种首先作为液滴气-液界面稳定剂,使得液滴的稳定性显着提高;其次在随后的干燥和煅烧过程中,作为“交联剂”,将纳米沸石“化学交联”在一起,使得沸石分子筛微球的机械强度显着增强。样品SD-ZSM-5-190-12-M具有均一的球形形貌(表面具有凹陷)、窄粒径分布(97~108μm)、高比表面积(509 m2/g)、均一堆积介孔(~6 nm)和高孔容(0.51 cm3/g),在环氧氯丙烷的开环加成酯化反应和低密度聚乙烯的催化裂解反应中均表现出优异的催化性能。2、研究了纳米沸石合成母液喷雾干燥自组装制备沸石分子筛微球过程中,配方与实验参数(固含量、干燥温度、纳米沸石直径、喷嘴尺寸和前驱体pH)对沸石分子筛微球形貌的影响,深入探究了不同形貌沸石分子筛微球的形成和形貌转变的内在原因。研究结果表明:不调节前驱体pH时,固含量、干燥温度、纳米沸石直径和喷嘴尺寸对于沸石分子筛微球的形貌与粒径均具有一定的调控能力,但其调控能力受限于设备的干燥能力或喷嘴的工作状态,因而难以得到表面无凹陷的沸石分子筛微球;前驱体pH是沸石分子筛微球的形貌的决定性因素。结合单液滴干燥实验结果和液滴干燥理论,提出了前驱体pH调控沸石分子筛形貌的机理。随着前驱体pH的改变,纳米沸石的表面电荷量降低,前驱体中的纳米沸石开始发生可逆的微团聚,液滴干燥过程中形成的壳层的堆积密度随之减弱,致使作用于该壳层上的的毛细管力的强度显着减弱,进而驱动液滴在整个干燥过程中始终保持各向同性收缩,最终得到表面无凹陷的沸石分子筛微球。3、基于喷雾干燥技术,提出了“原位沉积”策略。以Fe(NO3)3·9H2O为铁源,纳米沸石(Nano-ZSM-5)为载体,通过喷雾干燥自组装,制备了不同负载量(1~5wt%)的载铁沸石分子筛微球(Fe-ZSM-5)。α-Fe2O3的分布受到负载量和前驱体pH的影响。当前驱体pH<1.58时,α-Fe2O3以纳米颗粒形式(12.50± 3.67 nm)分散于纳米沸石的堆积介孔中。在此pH条件下,随着负载量的增加,大量α-Fe2O3亚微米颗粒出现在Fe-ZSM-5表面,其直径逐渐增加。当固含量为3wt%时,随着前驱体pH值的增高,Fe-ZSM-5表面的α-Fe2O3亚微米颗粒逐渐减少,其形貌逐渐由红细胞状转变为完美球形,这归因于Fe物种在液滴内部的迁移速率的降低和纳米沸石之间的相互作用力减弱。在亚甲基蓝的光催化脱色实验中,Fe-ZSM-5表现出较好的催化性能。4、基于喷雾干燥-蒸汽辅助转化(SAC)策略,成功地将喷雾干燥制备的无定形硅铝酸盐微球原位转化为多级孔沸石分子筛微球。干燥温度不仅决定了硅铝酸盐微球中微孔模板剂(TPAOH)的状态与相对含量,还决定了硅铝酸盐微球的形貌与粒径。前者会显着影响多级孔沸石分子筛微球的结晶度,而后者会影响多级孔沸石分子筛微球的形貌与粒径。SAC时间和H2O/Dry gel质量比对多级孔沸石分子筛微球的结晶度和形貌有着不同程度的影响。当SAC时间小于6 h时,此时硅铝酸盐微球从外至内逐渐发生溶解-结晶转化,并最终形成由100~200 nm的沸石晶体堆积而成的多级孔沸石分子筛微球;延长SAC至9 h和12 h时,可以得到核-空隙-壳型多级孔沸石分子筛微球,其内核由纳米沸石(100~200nm)组成,而其外壳由交错生长的微米沸石晶体(0.97±0.19 μm)的构成。在最优条件下(干燥温度为110℃,SAC时间为6h,H2O/Dry gel质量比为1.0),所得多级孔沸石分子筛微球(ZM-6-1.0)为表面具有凹陷的球形颗粒,其平均粒径为53.7±2.0 μm。ZM-6-1.0具有较高的结晶度(95.2%)、多级孔道结构、良好的机械强度和较强的酸性。在苯甲醛与乙醇的醛醇缩合反应中,ZM-6-1.0表现出优异的催化活性、稳定性和易分离性。
二、A Study of Acidic Sites in H[M]-ZSM-5 Zeolites by XPS, IR and TPD(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、A Study of Acidic Sites in H[M]-ZSM-5 Zeolites by XPS, IR and TPD(论文提纲范文)
(1)基于氮掺杂多孔碳材料构筑的高性能酯交换反应催化剂(论文提纲范文)
中文摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 氮掺杂碳材料的性质 |
1.3 氮掺杂碳材料的合成 |
1.3.1 后处理方法 |
1.3.2 原位合成法 |
1.3.3 氮掺杂碳材料负载金属纳米颗粒催化剂的制备 |
1.4 氮掺杂碳材料的应用 |
1.4.1 在催化领域中的应用 |
1.4.2 在吸附领域中的应用 |
1.4.3 在电化学领域中的应用 |
1.5 有机碳酸酯的合成 |
1.5.1 酯与醇酯交换反应研究进展 |
1.5.2 碳酸二甲酯与碳酸二乙酯合成碳酸甲乙酯 |
1.6 本论文的研究目的和意义 |
参考文献 |
第二章 实验部分 |
2.1 主要试剂和原料 |
2.2 实验仪器 |
2.3 催化剂的制备 |
2.4 材料的表征方法和测试手段 |
2.5 催化反应评价 |
2.5.1 碳酸二乙酯和苯甲醇酯交换反应 |
2.5.2 碳酸二甲酯和碳酸二乙酯酯交换反应 |
第三章 氮掺杂碳材料的合成及在苯甲醇与碳酸二乙酯酯交换反应中的应用 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 催化剂的合成 |
3.2.2 表征方法 |
3.2.3 苯甲醇与碳酸二乙酯反应催化性能评价 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 材料表征 |
3.3.2 催化反应性能评价 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 氮掺杂多孔碳材料负载氧化铁在苯甲醇和碳酸二乙酯酯交换反应中的应用 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 催化剂的制备 |
4.2.2 表征方法 |
4.2.3 苯甲醇与碳酸二乙酯反应催化性能评价 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 材料表征 |
4.3.2 催化反应性能评价 |
4.3.3 反应机理 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 氮掺杂多孔碳负载ZnO在碳酸二甲酯和碳酸二乙酯酯交换反应中的应用 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 催化剂的合成 |
5.2.2 表征方法 |
5.2.3 碳酸二甲酯和碳酸二乙酯酯交换催化性能评价 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 催化剂表征 |
5.3.2 催化反应性能评价 |
5.3.3 催化剂活性中心性质和催化反应机理 |
5.4 本章小结 |
参考文献 |
第六章 结论与展望 |
作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
致谢 |
(2)合成气费托路线制芳烃的反应机理研究及选择性调控(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 文献综述 |
1.1 引言 |
1.2 费托合成概述 |
1.2.1 费托合成反应机理 |
1.2.2 ASF分布 |
1.2.3 Fe基费托催化剂中助剂和物相对催化性能的影响 |
1.3 合成芳烃的非石油路线 |
1.3.1 甲烷无氧芳构化(MDA) |
1.3.2 甲醇芳构化 |
1.3.3 轻烃芳构化 |
1.3.4 生物质原料芳构化 |
1.4 合成气制芳烃路径概述 |
1.4.1 合成气经含氧中间体制芳烃 |
1.4.2 合成气经费托合成路线制芳烃 |
1.5 对二甲苯的研究进展 |
1.6 本文研究意义和主要内容 |
第二章 实验部分 |
2.1 实验试剂与仪器 |
2.2 催化剂的制备 |
2.2.1 沉淀法 |
2.2.2 等体积浸渍法 |
2.2.3 水热合成法制ZSM-5@Si |
2.3 催化剂评价装置 |
2.4 催化测试 |
2.5 产物分析及计算方法 |
2.5.1 产物分析方法 |
2.5.2 性能评价计算方法 |
2.6 催化剂的表征 |
2.6.1 全自动比表面积及微孔物理吸附仪(BET) |
2.6.2 X射线衍射(XRD) |
2.6.3 透射电子显微镜(TEM)和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM) |
2.6.4 高角度环形暗场扫描TEM和能量色散X射线光谱(EDX) |
2.6.5 扫描电镜(SEM/SEM-EDS) |
2.6.6 H_2程序升温还原(H_2-TPR) |
2.6.7 一氧化碳程序升温脱附(CO-TPD) |
2.6.8 氨气程序升温脱附(NH_3-TPD) |
2.6.9 热重分析(TGA) |
2.6.10 X射线光电子能谱(XPS) |
2.6.11 穆斯堡尔谱(M?ssbauer spectrum) |
2.6.12 吡啶(Pyridine-FTIR)和2,6-二叔丁基吡啶红外(2,6-DTBPy-FTIR) |
2.6.13 DFT理论计算 |
第三章 一氧化碳加氢直接制对二甲苯的催化剂合成及性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 催化剂的制备 |
3.2.1 FeMn催化剂的制备 |
3.2.2 5Zn/ZSM-5催化剂的制备 |
3.2.3 ZSM-5@Si和 Zn/ZSM-5@Si催化剂的制备 |
3.3 催化剂的表征 |
3.3.1 XRD |
3.3.2 TEM和SEM-EDS |
3.3.3 DTBPy-和pyridine-FTIR |
3.3.4 H_2-TPR |
3.4 反应条件对合成气直接转化制对二甲苯的影响 |
3.4.1 Zn改性和硅壳层包覆的HZSM-5分子筛对于PX选择性的影响 |
3.4.2 反应空速对于PX选择性的影响 |
3.5 本章小结 |
第四章 费托路线下芳烃形成机理及产物调控研究 |
4.1 引言 |
4.2 催化剂填装方式对于芳烃形成以及产物调控的影响 |
4.2.1 催化剂分层/分段填装对芳烃形成影响探究 |
4.2.2 FeMn催化剂和HZSM-5分子筛的分层填装对芳烃分布影响探究 |
4.3 模型分子阐明费托反应条件下芳烃形成机理 |
4.3.1 乙烯和丙烯模型分子在费托反应条件下芳烃形成机理研究 |
4.3.2 H_2O和CO_2对于芳构化反应的促进机理 |
4.3.3 庚烷作为模型分子研究反应气氛对于芳构化的影响 |
4.4 HZSM-5分子筛酸性对于费托催化剂活性影响机制探究 |
4.5 本章小结 |
第五章 Na调节的FeNi双金属费托催化剂设计与催化性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 催化剂的制备 |
5.3 催化剂的表征 |
5.3.1 XRD |
5.3.2 HRTEM |
5.3.3 TEM和HAADF-STEM |
5.3.4 H_2-TPR、CO-TPD和XPS |
5.3.5 穆斯堡尔谱(M?ssbauer spectrum) |
5.3.6 热重分析(TG) |
5.4 Na对FeNi合金形成和Fe_3C含量的影响 |
5.5 Ni含量对FeNi催化剂结构演变的影响 |
5.6 Na调节的FeNi和FeMn催化剂上产物选择性和碳数分布的比较 |
5.7 Ni和 Na对 Fe基催化剂电子性质的影响及产品选择性调控机理探究 |
5.8 本章小结 |
第六章 合成气经Na调节FeNi和FeMn催化剂制芳烃性能研究 |
6.1 引言 |
6.2 催化剂表征 |
6.2.1 SEM和SEM-EDS |
6.2.2 NH_3-TPD |
6.2.3 2,6-二叔丁基吡啶红外(2,6-DTBPy-IR) |
6.3 FeNi和FeMn催化剂与HZSM-5分子筛耦合制芳烃的催化性能 |
6.3.1 不同费托合成催化剂与HZSM-5分子筛耦合对催化活性的影响 |
6.3.2 不同费托催化剂与HZSM-5分子筛耦合对芳烃选择性以及分布的影响 |
6.4 FeNi和FeMn催化剂与HZSM-5分子筛耦合制芳烃稳定性研究 |
6.5 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
主要创新点 |
致谢 |
参考文献 |
附录:作者在攻读博士学位期间取得的科研成果 |
(3)木质素及其衍生物定向转化制备液体燃料的反应机理和产物调控研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.1.1 世界能源消费现状和预测 |
1.1.2 生物质能概况和“碳中和”目标下的机遇 |
1.2 木质纤维素类生物质及其转化途径 |
1.2.1 生物质水解发酵路径 |
1.2.2 生物质水热液化路径 |
1.2.3 生物质快速热解路径 |
1.3 木质素的种类和结构 |
1.3.1 天然木质素 |
1.3.2 天然结构改变较大的木质素 |
1.3.3 天然结构轻微改变的木质素 |
1.3.4 直接获取木质素衍生酚单体平台化合物 |
1.4 木质素及其衍生物的高值化利用途径 |
1.4.1 木质素的热解和催化热解 |
1.4.2 木质素的液相转化 |
1.5 密度泛函理论在木质纤维素类生物质转化机理研究中的应用 |
1.5.1 密度泛函理论介绍 |
1.5.2 常用理论计算软件介绍 |
1.5.3 纤维素和半纤维素转化机理研究 |
1.5.4 木质素生成和转化机理研究 |
1.6 论文选题 |
1.7 主要研究内容 |
第2章 实验系统和理论计算方法 |
2.1 实验原料与试剂 |
2.1.1 实验原料 |
2.1.2 实验试剂 |
2.2 实验装置与方法 |
2.2.1 单酚模型化合物的热解(M-PL) |
2.2.2 催化热解反应 |
2.2.3 反应釜中木质素解聚和加氢脱氧实验 |
2.2.4 催化剂性循环稳定性测试 |
2.3 反应物和产物分析 |
2.3.1 高效液相色谱-四级杆飞行时间质谱联用(HPLC/Qtof-MS) |
2.3.2 凝胶渗透色谱(GPC) |
2.3.3 二维异核单量子关系核磁谱(2D~1H-~(13)C HSQC NMR) |
2.3.4 气相色谱-质谱联用仪(GC/MS) |
2.3.5 气相色谱(GC) |
2.3.6 热重分析(TG) |
2.4 理论计算方法与设置 |
2.5 本章小结 |
第3章 催化剂的表征与分析 |
3.1 引言 |
3.2 催化剂制备方法 |
3.2.1 活性炭负载型催化剂的制备 |
3.2.2 介孔氧化铌催化剂的制备 |
3.2.3 Nb-Mo共晶介孔氧化物催化剂的制备 |
3.3 催化剂表征方法 |
3.4 催化剂表征结果分析 |
3.4.1 活性炭负载型催化剂表征结果 |
3.4.2 介孔氧化铌催化剂表征结果 |
3.4.3 共晶介孔催化剂表征结果 |
3.5 共晶介孔金属氧化物催化剂的性能和筛选 |
3.6 本章小结 |
第4章 热解木质素的表征和生成机理 |
4.1 引言 |
4.2 HPLC/Qtof-MS结果分析 |
4.3 GPC测试结果分析 |
4.4 2D~1H-~(13)C HSQC NMR结果分析 |
4.5 热解木质素的生成机理 |
4.6 DFT理论计算分析 |
4.7 本章小结 |
第5章 木质素催化热解的实验和机理研究 |
5.1 引言 |
5.2 酶解木质素和热解木质素特性对比 |
5.3 催化剂和原料比的影响 |
5.4 氧化铌催化作用下焦炭/积碳分析 |
5.5 催化热解工况的优化 |
5.6 催化热解产物分析和生成路径 |
5.7 模化物反应和理论计算分析 |
5.8 本章小结 |
第6章 木质素乙醇液相解聚与酚平台产物的加氢脱氧 |
6.1 引言 |
6.2 木质素的乙醇液相解聚 |
6.3 酚单体平台化合物的水相加氢脱氧反应 |
6.3.1 催化剂负载量的影响 |
6.3.2 反应时间的影响 |
6.3.3 反应温度影响 |
6.3.4 甲醇/反应物摩尔比的影响 |
6.3.5 不同催化剂原位加氢反应效果 |
6.4 本章小结 |
第7章 酚平台化合物加氢脱氧制备液体燃料的实验和机理研究 |
7.1 引言 |
7.2 温和加氢脱氧反应的优化 |
7.3 物理混合催化体系加氢脱氧机理研究 |
7.4 催化可回收性和稳定性测试 |
7.5 木质素衍生酚平台混合物的加氢脱氧 |
7.6 不同供氢源和催化剂作用机制总结 |
7.7 本章小结 |
第8章 木质素定向转化为液体燃料路线对比与分析 |
8.1 引言 |
8.2 木质素催化热解工艺路线 |
8.3 木质素液相“两步法”工艺路线 |
8.4 工艺路线的对比与分析 |
8.4.1 木质素及其衍生物转化路线的对比与分析 |
8.4.2 生物质全组分利用途径下木质素转化路线的分析与建议 |
8.5 本章小结 |
第9章 全文总结与展望 |
9.1 全文总结 |
9.2 创新点 |
9.3 不足与展望 |
参考文献 |
作者简历 |
(4)ZIF-8衍生的Zn改性HZSM-5分子筛的制备及其对芳构化的催化性能(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 引言 |
1.1 芳烃概述 |
1.2 甲醇制芳烃 |
1.2.1 催化剂酸性对催化性能的影响 |
1.2.2 催化剂结构对催化性能的影响 |
1.3 合成气制芳烃 |
1.3.1 费托合成路线 |
1.3.2 氧化物-分子筛路线 |
1.4 CO_2加氢制芳烃 |
1.4.1 活性金属的类别对复合催化剂性能的影响 |
1.4.2 分子筛结构和酸性对复合催化剂性能的影响 |
1.4.3 活性组分的组装方式与接触度对复合催化剂性能的影响 |
1.5 论文选题依据和主要研究内容 |
第2章 制备方法对ZIF-8 衍生的Zn_(Z8)/HZSM-5 分子筛催化甲醇芳构化性能的影响 |
2.1 前言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 原料和试剂 |
2.2.2 主要仪器和设备 |
2.2.3 实验方法 |
2.2.4 表征方法 |
2.2.5 催化剂性能评价 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 催化剂的表征 |
2.3.2 制备方法对催化性能的影响 |
2.3.3 制备方法对催化剂稳定性的影响 |
2.4 小结 |
第3章 ZIF-8 的掺杂量对Zn_(Z8)/HZSM-5 分子筛催化甲醇芳构化性能的影响 |
3.1 前言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 原料和试剂 |
3.2.2 主要仪器和设备 |
3.2.3 实验方法 |
3.2.4 表征方法 |
3.2.5 催化剂性能评价 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 催化剂的表征 |
3.3.2 ZIF-8 的掺杂量和不同Zn源对催化性能的影响 |
3.3.3 工艺条件的优化 |
3.3.4 不同Zn源对催化稳定性的影响 |
3.4 小结 |
第4章 ZIF-8 衍生的ZnZrO-Zn_(Z8)/HZSM-5 复合催化剂的制备及催化CO_2加氢制芳烃的性能 |
4.1 前言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 原料和试剂 |
4.2.2 主要仪器和设备 |
4.2.3 实验方法 |
4.2.4 表征方法 |
4.2.5 催化剂性能评价 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 催化剂的表征 |
4.3.2 煅烧温度和不同Zn/Zr比对催化性能的影响 |
4.3.3 反应条件的优化 |
4.3.4 ZnZr_8O(350)组分与Zn/Z5 组分的接触度对催化性能的影响 |
4.3.5 催化剂稳定性 |
4.3.6 反应机理的探究 |
4.4 小结 |
第5章 结论与展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
(5)苯与二氧化碳烷基化催化剂设计与机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 引言 |
第2章 文献综述 |
2.1 二氧化碳加氢转化研究进展 |
2.2 苯烷基化催化剂研究进展 |
2.2.1 苯与甲醇烷基化催化剂研究进展 |
2.2.2 苯与合成气烷基化催化剂研究进展 |
2.3 用于苯与中间体转化的ZSM-5分子筛 |
2.3.1 多级孔ZSM-5分子筛 |
2.3.2 ZSM-5分子筛的后改性 |
2.3.3 ZSM-5分子筛的形貌催化 |
2.4 苯与二氧化碳烷基化催化剂构思与设计 |
2.5 本论文研究内容 |
第3章 实验部分 |
3.1 实验原料与实验设备 |
3.1.1 实验原料与试剂 |
3.1.2 实验使用气体 |
3.1.3 实验使用仪器设备 |
3.2 催化剂的合成 |
3.2.1 Zn/Ti系列氧化物的合成 |
3.2.2 Zn/Ga系列氧化物的合成 |
3.2.3 其他金属氧化物的制备 |
3.2.4 纳米球状ZSM-5分子筛的合成 |
3.2.5 薄片状ZSM-5分子筛的合成 |
3.2.6 多级孔Na型ZSM-5分子筛的合成 |
3.2.7 Na型ZSM-5分子筛的铵交换处理 |
3.2.8 H型ZSM-5分子筛的P改性 |
3.2.9 催化剂的成型 |
3.3 催化剂的表征 |
3.3.1 X-射线多晶衍射(XRD) |
3.3.2 场发射扫描电子显微镜(SEM) |
3.3.3 X射线光电子能谱(XPS) |
3.3.4 电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES) |
3.3.5 电子顺磁共振波谱(EPR) |
3.3.6 氨气程序升温脱附(NH_3-TPD) |
3.3.7 二氧化碳程序升温脱附(CO_2-TPD) |
3.3.8 氮气吸附-脱附 |
3.3.9傅里叶变换红外光谱(FT-IR) |
3.4 催化性能评价 |
3.4.1 催化剂评价步骤 |
3.4.2 产物组成分析 |
3.4.3 评价指标与计算方法 |
第4章 苯与二氧化碳烷基化反应条件选择与催化剂初步筛选 |
4.1 章节前言 |
4.2 实验部分 |
4.3 苯与二氧化碳烷基化热力学可行性分析 |
4.4 苯与二氧化碳烷基化反应条件选择 |
4.5 催化剂初步筛选 |
4.5.1 氧化物活性组分的筛选 |
4.5.2 不同沸石分子筛的筛选 |
4.5.3 催化剂组分间耦合方式的选择 |
4.6 本章小结 |
第5章 锌钛系列氧化物负载HZSM-5分子筛催化剂及其活性改性 |
5.1 章节前言 |
5.2 实验部分 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 金属氧化物及其偶联催化剂的表征 |
5.3.2 催化活性考评 |
5.3.3 催化反应机理探究 |
5.4 本章小结 |
第6章 锌镓系列氧化物负载不同形貌HZSM-5分子筛的催化性能探究 |
6.1 章节前言 |
6.2 实验部分 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 金属氧化物物化性质的表征 |
6.3.2 不同形貌ZSM-5分子筛性质表征 |
6.3.3 催化活性评价结果 |
6.4 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
硕士期间发表论文 |
(6)甲醇定向合成芳烃ZSM-5催化剂制备及反应优化(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 文献综述 |
1.1 甲醇制芳烃反应 |
1.2 甲醇制芳烃反应机理 |
1.2.1 直接反应机理 |
1.2.2 间接反应机理 |
1.3 甲醇制芳烃催化剂研究进展 |
1.3.1 甲醇制芳烃反应存在的问题 |
1.3.2 甲醇制芳烃催化剂优化策略 |
1.4 反应工艺研究进展 |
1.4.1 流化床与固定床反应工艺 |
1.4.2 甲醇制芳烃多段反应工艺 |
1.4.3 共进料芳构化 |
1.4.4 耦合反应新策略 |
1.5 研究思路与内容 |
第二章 实验原料、仪器设备及实验方法 |
2.1 原料和化学试剂 |
2.2 实验设备及仪器 |
2.3 催化剂制备 |
2.3.1 水热生长溶液的H_2O/Al比调控制备强酸性纳米HZSM-5 |
2.3.2 silicalite-1 水热重构制备大外比表面积多级孔纳米HZSM-5 |
2.3.3 HZSM-5 烯烃催化剂与Zn/ZSM-5 芳构化催化剂制备 |
2.4 催化剂表征 |
2.4.1 晶体结构表征 |
2.4.2 织构性质表征 |
2.4.3 表面酸性表征 |
2.4.4 元素分析 |
2.4.5 积炭分析 |
2.5 催化剂活性评价 |
2.5.1 固定床反应评价装置 |
2.5.2 催化反应评价过程 |
2.5.3 产物分析方法 |
第三章 强酸性纳米HZSM-5 催化剂制备及催化MTA反应研究 |
3.1 强酸性纳米HZSM-5 结构性质 |
3.1.1 晶相结构 |
3.1.2 颗粒形貌 |
3.1.3 孔隙结构 |
3.2 强酸性纳米HZSM-5 酸性质 |
3.2.1 酸强度与酸种类 |
3.2.2 铝分布 |
3.3 催化活性评价 |
3.3.1 催化稳定性 |
3.3.2 产物选择性 |
3.4 催化剂失活积炭分析 |
3.5 催化剂的再生 |
3.6 本章小结 |
第四章 大外比表面积多级孔纳米HZSM-5 催化剂制备及催化MTA反应研究 |
4.1 大外比表面积多级孔纳米HZSM-5 结构性质 |
4.1.1 晶相结构 |
4.1.2 形貌结构 |
4.1.3 孔隙结构 |
4.2 大外比表面积多级孔纳米HZSM-5 酸性质 |
4.2.1 酸强度 |
4.2.2 硅铝结构 |
4.3 催化活性评价 |
4.3.1 催化稳定性 |
4.3.2 产物选择性 |
4.4 催化剂失活积炭分析 |
4.5 催化剂的再生 |
4.6 本章小结 |
第五章 HZSM-5 烯烃催化剂与Zn/ZSM-5 芳构化催化剂物理混合装填对MTA反应的影响 |
5.1 催化剂物化性质 |
5.2 物理混合装填的催化活性评价 |
5.2.1 催化稳定性 |
5.2.2 产物选择性 |
5.3 协同转化机制探究 |
5.4 协同效应的优化 |
5.4.1 硅铝比优化 |
5.4.2 接近度优化 |
5.5 本章小结 |
第六章 HZSM-5 烯烃催化剂与Zn/ZSM-5 芳构化催化剂分层装填对MTA反应的影响 |
6.1 不同方式装填的催化活性评价 |
6.1.1 催化稳定性 |
6.1.2 产物选择性 |
6.1.3 积炭行为 |
6.2 分层装填反应强化 |
6.2.1 装填配比调控 |
6.2.2 床层厚度调控 |
6.3 本章小结 |
第七章 论文结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(7)嵌入式金属分子筛催化剂的研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 乙烷无氧转化背景 |
1.2 分子筛的合成 |
1.2.1 分子筛的发展 |
1.2.2 分子筛的合成机理 |
1.2.3 ZSM-5分子筛合成 |
1.2.4 ZSM-5分子筛合成的影响因素 |
1.3 金属分子筛催化剂的研究发展 |
1.3.1 负载型金属分子筛催化材料 |
1.3.2 核壳型金属分子筛催化材料 |
1.3.3 嵌入式金属分子筛催化材料 |
1.4 乙烷无氧脱氢制乙烯反应 |
1.4.1 活性组分 |
1.4.2 载体 |
1.5 Pt基催化剂和乙烷无氧脱氢反应 |
1.5.1 金属促进剂的作用 |
1.5.2 载体的作用 |
1.5.3 催化剂失活的研究 |
1.6 乙烷无氧芳构化反应 |
1.6.1 活性中心 |
1.6.2 载体 |
1.6.3 芳构化机理 |
1.7 Zn基催化剂和乙烷无氧芳构化反应 |
1.7.1 Zn基催化剂的活化机理 |
1.7.2 Zn活性物种 |
1.7.3 ZSM-5载体酸性的影响 |
1.7.4 催化剂金属负载量的影响 |
1.7.5 催化剂失活的研究 |
1.8 本课题的研究目的与内容 |
1.8.1 本课题的研究目的与意义 |
1.8.2 本课题的研究内容 |
第二章 实验部分 |
2.1 实验材料 |
2.2 实验仪器及设备 |
2.3 催化剂表征方法 |
2.3.1 晶体结构X射线衍射(XRD) |
2.3.2 比表面积、孔容、孔径的测定 |
2.3.3 催化剂形态结构以及元素分析 |
2.3.4 X射线荧光光谱分析(XRF) |
2.3.5 程序升温还原(H_2-TPR) |
2.3.6 原位X射线光电子能谱(in-situ XPS) |
2.3.7 催化剂酸性分析 |
2.3.8 原位漫反射傅里叶变换红外光谱(in-situ DRIFTS) |
2.3.9 原位X射线吸收光谱(in-situ/operando synchrotron XAS) |
2.3.10 固体核磁技术(MAS NMR) |
2.3.11 程序升温氧化(TPO) |
2.3.12 热重分析(TG-DTA) |
2.3.13 紫外可见漫反射光谱(UV-vis DRS) |
2.4 乙烷转化催化剂性能评价 |
2.4.1 催化剂活性评价装置图 |
2.4.2 产物分析 |
第三章 Pt基嵌入式分子筛催化剂与乙烷无氧脱氢制乙烯反应 |
3.1 引言 |
3.2 催化剂的制备 |
3.2.1 前体Pt/SiO_2的制备 |
3.2.2 Pt基嵌入式分子筛催化剂的合成与优化 |
3.2.3 负载型Pt/HZSM-5催化剂的制备 |
3.3 乙烷无氧脱氢反应催化剂的表征分析 |
3.3.1 催化剂结构表征分析 |
3.3.2 催化剂活性物种表征分析 |
3.3.3 催化剂固体核磁表征分析 |
3.3.4 催化剂酸性表征分析 |
3.3.5 催化剂积碳表征分析 |
3.4 乙烷无氧脱氢反应结果与讨论 |
3.4.1 不同Si/Al比的嵌入式催化剂对反应性能的影响 |
3.4.2 嵌入式Pt@HZSM-5催化剂的反应性能 |
3.5 探究嵌入式Pt@HZSM-5催化剂的金属活性物种与其周围环境的相互作用 |
3.5.1 嵌入式Pt@HZSM-5催化剂的Al位点分布分析 |
3.5.2 乙烷无氧脱氢反应的in-situ/operando synchrotron XAS光谱分析 |
3.5.3 乙烷无氧脱氢反应中in-situ DRIFTS光谱分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 Zn基嵌入式分子筛催化剂与乙烷无氧芳构化反应 |
4.1 引言 |
4.2 催化剂的制备 |
4.2.1 前体Zn/SiO_2的制备 |
4.2.2 Zn基嵌入式分子筛催化剂的合成与优化 |
4.2.3 负载型Zn/HZSM-5催化剂的制备 |
4.3 乙烷无氧芳构化催化剂的表征分析 |
4.3.1 催化剂结构表征分析 |
4.3.2 催化剂活性物种表征分析 |
4.3.3 催化剂酸性表征分析 |
4.3.4 催化剂固体核磁表征分析 |
4.3.5 催化剂积碳表征分析 |
4.4 乙烷无氧芳构化反应结果与讨论 |
4.4.1 不同Si/Al比的嵌入式催化剂对反应性能的影响 |
4.4.2 嵌入式Zn@HZSM-5催化剂的EDA反应性能 |
4.5 探究嵌入式Zn@HZSM-5催化剂的金属活性物种与其周围环境的相互作用 |
4.5.1 嵌入式Zn@HZSM-5催化剂的合成过程分析 |
4.5.2 嵌入式Zn@HZSM-5催化剂的Al位点分布分析 |
4.5.3 乙烷无氧芳构化反应中in-situ DRIFTS光谱分析 |
4.6 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
参考文献 |
致谢 |
研究成果及发表的学术论文 |
作者与导师简介 |
北京化工大学博士研究生学位论文答辩委员会决议书 |
(8)硅灰/偏高岭土地质聚合物基多孔材料的结构调控及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
第1章 绪论 |
1.1 地质聚合物概述 |
1.1.1 地质聚合物的概念 |
1.1.2 地质聚合物的结构 |
1.1.3 地质聚合物的制备及反应机理 |
1.1.4 地质聚合物的应用 |
1.1.5 地质聚合物的研究及应用存在的问题 |
1.2 沸石分子筛概述 |
1.2.1 沸石分子筛的概念 |
1.2.2 沸石分子筛的结构 |
1.2.3 沸石分子筛的制备及反应机理 |
1.2.4 沸石分子筛的应用 |
1.3 活性炭概述 |
1.3.1 活性炭的概念 |
1.3.2 活性炭的结构 |
1.3.3 活性炭的制备及反应机理 |
1.3.4 活性炭的应用 |
1.4 课题的研究目的、意义及主要内容与技术路线 |
1.4.1 课题的研究目的 |
1.4.2 课题的研究意义 |
1.4.3 课题的研究内容 |
1.4.4 课题研究的技术路线 |
1.5 论文的创新点 |
第2章 实验部分 |
2.1 实验原料 |
2.1.1 硅灰 |
2.1.2 偏高岭土 |
2.1.3 活性炭 |
2.1.4 其它原料及试剂 |
2.2 实验设备及表征仪器 |
2.2.1 实验设备 |
2.2.2 表征仪器 |
第3章 晶种诱导硅灰/偏高岭土直接水热合成ZSM-5 及性能 |
3.1 晶种诱导硅灰/偏高岭土直接水热合成ZSM-5 的参数优化 |
3.1.1 硅铝比 |
3.1.2 水热温度 |
3.1.3 水热碱度 |
3.1.4 晶种用量 |
3.1.5 水热时间 |
3.2 Ni、Cu、Zn/ZSM-5 催化剂的制备及表征 |
3.2.1 Ni、Cu、Zn/ZSM-5 催化剂的制备 |
3.2.2 Ni、Cu、Zn/ZSM-5 催化剂的物相组成 |
3.2.3 Ni、Cu、Zn/ZSM-5 催化剂的孔结构 |
3.2.4 Ni、Cu、Zn/ZSM-5 催化剂的微观形貌 |
3.2.5 Ni、Cu、Zn/ZSM-5 催化剂的氧化还原特性 |
3.3 Ni、Cu、Zn/ZSM-5 催化剂的NH_3-SCR脱硝性能 |
3.3.1 Ni、Cu、Zn/ZSM-5 催化剂的NO转化率与N_2选择性 |
3.3.2 Ni、Cu、Zn/ZSM-5 催化剂SCR脱硝机理 |
3.4 本章小结 |
第4章 硅灰/偏高岭土地质聚合物基块体分子筛的制备及性能 |
4.1 硅灰/偏高岭土地质聚合物基块体ZSM-5 的制备及性能 |
4.1.1 块体Na/ZSM-5 的制备 |
4.1.2 块体Na/ZSM-5 的Ni~(2+)吸附性能 |
4.1.3 块体Na/ZSM-5 及Ni/ZSM-5 的物相组成 |
4.1.4 块体Na/ZSM-5 及Ni/ZSM-5 的孔结构 |
4.1.5 块体Na/ZSM-5 及Ni/ZSM-5 的微观形貌 |
4.1.6 块体Na/ZSM-5 及Ni/ZSM-5 的CO_2捕集性能 |
4.1.7 块体Na/ZSM-5 及Ni/ZSM-5 的CO_2捕集机理 |
4.2 硅灰/偏高岭土地质聚合物基块体分子筛制备的普适性 |
4.2.1 块体丝光沸石和ECR-1 分子筛的制备 |
4.2.2 块体丝光沸石的ECR-1 分子筛物相组成 |
4.2.3 ECR-1 自支撑分子筛膜的海水淡化性能 |
4.3 本章小结 |
第5章 硅灰/偏高岭土地质聚合物基光催化膜的制备及性能 |
5.1 硅灰/偏高岭土地质聚合物基光催化膜的制备 |
5.2 硅灰/偏高岭土地质聚合物基光催化膜的性能表征 |
5.2.1 硅灰/偏高岭土地质聚合物基光催化膜的物相组成及光电性能 |
5.2.2 硅灰/偏高岭土地质聚合物基光催化膜的微观形貌 |
5.2.3 硅灰/偏高岭土地质聚合物基光催化膜的孔结构及膜分离性能 |
5.3 光催化-膜分离耦合降解碱性品绿染料废水 |
5.3.1 硅灰/偏高岭土地质聚合物基光催化膜的染料降解实验流程 |
5.3.2 硅灰/偏高岭土地质聚合物基光催化膜的静态染料降解性能 |
5.3.3 硅灰/偏高岭土地质聚合物基光催化膜的动态染料降解性能 |
5.3.4 硅灰/偏高岭土地质聚合物基光催化膜的染料降解机理 |
5.4 本章小结 |
第6章 活性炭/地质聚合物复合材料的制备及性能 |
6.1 活性炭/地质聚合物复合材料的制备 |
6.2 活性炭/地质聚合物复合材料的表征 |
6.2.1 活性炭/地质聚合物复合材料的物相组成 |
6.2.2 活性炭/地质聚合物复合材料的力学性能 |
6.2.3 活性炭/地质聚合物复合材料的表面元素分析 |
6.2.4 活性炭/地质聚合物复合材料的微观形貌 |
6.2.5 活性炭/地质聚合物复合材料的孔结构 |
6.3 活性炭/地质聚合物复合材料的CO_2捕集性能 |
6.3.1 活性炭/地质聚合物复合材料的CO_2吸附容量及选择性 |
6.3.2 活性炭/地质聚合物复合材料的CO_2捕集机理 |
6.4 活性炭/地质聚合物/分子筛复合材料的制备 |
6.5 活性炭/地质聚合物/分子筛复合材料的表征 |
6.5.1 活性炭/地质聚合物/分子筛复合材料的物相组成 |
6.5.2 活性炭/地质聚合物/分子筛复合材料的力学性能 |
6.5.3 活性炭/地质聚合物/分子筛复合材料的表面元素分析 |
6.5.4 活性炭/地质聚合物/分子筛复合材料的微观形貌 |
6.5.5 活性炭/地质聚合物/分子筛复合材料的孔结构 |
6.6 活性炭/地质聚合物/分子筛复合材料的CO_2捕集性能 |
6.7 本章小结 |
第7章 铁基活性炭/地质聚合物异质结构催化剂的制备及性能 |
7.1 铁基活性炭/地质聚合物异质结构催化剂的制备 |
7.2 铁基活性炭/地质聚合物异质结构催化剂的表征 |
7.2.1 铁基活性炭/地质聚合物异质结构催化剂的物相组成 |
7.2.2 铁基活性炭/地质聚合物异质结构催化剂的表面元素分析 |
7.2.3 铁基活性炭/地质聚合物异质结构催化剂的氧化还原特性 |
7.2.4 铁基活性炭/地质聚合物异质结构催化剂的酸性位 |
7.2.5 铁基活性炭/地质聚合物异质结构催化剂的孔结构 |
7.2.6 铁基活性炭/地质聚合物异质结构催化剂的微观形貌 |
7.3 铁基活性炭/地质聚合物异质结构催化剂的NH_3-SCR脱硝性能 |
7.3.1 温度对NO转化率及N_2选择性的影响 |
7.3.2 其它因素对NO转化率及N_2选择性的影响 |
7.3.3 铁基活性炭/地质聚合物异质结构催化剂的稳定性 |
7.3.4 铁基活性炭/地质聚合物异质结构催化剂SCR脱硝机理 |
7.4 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
攻读博士期间的学术成果 |
致谢 |
(9)固体酸催化生物质糖制备乙酰丙酸乙酯的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 乙酰丙酸乙酯的性质及应用 |
1.3 乙酰丙酸乙酯的制备方法 |
1.4 制备乙酰丙酸乙酯酸催化剂的选择 |
1.5 课题选择意义及研究内容 |
第二章 有序介孔SO_4~(2-)/Al_2O_3催化糠醇制备乙酰丙酸乙酯 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.3 结果与讨论 |
2.4 结论 |
第三章 SO_4~(2-)/ZrO_2@Al_2O_3催化葡萄糖制备乙酰丙酸乙酯 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.3 结果与讨论 |
3.4 结论 |
第四章 磺酸改性纤维状介孔氧化硅铝催化纤维素制备乙酰丙酸乙酯 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.3 结果与讨论 |
4.4 结论 |
第五章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
个人简介 |
(10)基于喷雾干燥技术的多级结构沸石微球的可控制备与形成机理探究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 多级孔沸石分子筛 |
1.2 多级孔沸石分子筛的合成 |
1.2.1 “自上而下”法 |
1.2.2 硬模板法 |
1.2.3 软模板法 |
1.2.4 无模板法 |
1.3 多级孔沸石分子筛的催化应用-固体酸催化剂 |
1.3.1 环氧氯丙烷开环加成酯化反应 |
1.3.2 低密度聚乙烯(LDPE)催化裂解反应 |
1.3.3 苯甲醛醇醛缩合反应 |
1.4 多级孔沸石分子筛的催化应用-金属纳米粒子载体 |
1.4.1 稳定金属纳米颗粒 |
1.4.2 双功能催化剂的构建与催化应用 |
1.4.3 介孔/大孔分子筛用于大分子反应物催化转化 |
1.5 多级孔沸石分子筛在合成与应用中存在的一些问题 |
1.6 喷雾干燥技术 |
1.6.1 喷雾干燥技术在沸石催化剂合成中的应用 |
1.6.2 喷雾干燥过程中颗粒形貌的调控 |
1.7 论文的选题依据和主要内容 |
第二章 喷雾干燥-化学交联法制备多级结构沸石分子筛微球 |
前言 |
2.1 原料试剂 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 纳米沸石(Nano-ZSM-5)的合成 |
2.2.2 沸石分子筛微球的喷雾干燥自组装合成 |
2.2.3 离子交换 |
2.3 表征及测试手段 |
2.3.1 沸石分子筛微球的机械稳定性评价 |
2.3.2 纳米沸石合成母液的组分构成分析 |
2.3.3 催化实验 |
2.4 结果与讨论 |
2.4.1 纳米沸石合成母液的组成 |
2.4.2 纳米沸石形貌和粒径分布 |
2.4.3 沸石分子筛微球的形貌及粒径分布 |
2.4.4 沸石分子筛微球的相对结晶度及骨架结构 |
2.4.5 沸石分子筛微球的孔道结构 |
2.4.6 沸石分子筛的酸性 |
2.4.7 沸石分子筛微球的机械稳定性 |
2.4.8 喷雾干燥组装沸石分子筛微球的形成机理 |
2.4.9 沸石分子筛微球的酸催化性能 |
本章小结 |
第三章 喷雾干燥辅助组装多级结构沸石分子筛微球的形貌调控与形成机制研究 |
前言 |
3.1 原料试剂 |
3.2 实验方法 |
3.2.1 不同直径纳米沸石(Nano-ZSM-5)的合成 |
3.2.2 沸石分子筛微球的喷雾干燥自组装合成 |
3.3 仪器表征及测试 |
3.3.1 不同pH的前驱体稳定性测定 |
3.3.2 不同pH对于前驱体单液滴干燥实验的影响 |
3.4 结果与讨论 |
3.4.1 固含量对沸石分子筛微球形貌的影响 |
3.4.2 干燥温度对ZSM-5沸石颗粒形貌的影响 |
3.4.3 喷嘴直径对沸石分子筛微球形貌的影响 |
3.4.4 纳米沸石直径对沸石分子筛微球形貌的影响 |
3.4.5 前驱体pH对沸石分子筛微球形貌的影响Ⅰ |
3.4.6 前驱体pH对沸石分子筛微球形貌的影响Ⅱ |
3.4.7 pH对前驱体物化性质的影响 |
3.4.8 沸石分子筛微球的形貌调控与作用机制Ⅰ |
3.4.9 沸石分子筛微球的形貌调控和作用机制Ⅱ |
本章小结 |
第四章 喷雾干燥法制备搭载金属氧化物的多级结构沸石分子筛微球 |
前言 |
4.1 原料试剂 |
4.2 实验方法 |
4.2.1 纳米沸石(Nano-ZSM-5)合成母液的制备 |
4.2.2 搭载金属氧化物的沸石分子筛微球的合成 |
4.2.3 亚甲基蓝光降解脱色实验 |
4.3 表征及测试手段 |
4.4 结果与讨论 |
4.4.1 纳米沸石合成母液固含量对前驱体的稳定性影响 |
4.4.2 不同铁负载量Fe-ZSM-5沸石分子筛微球的XRD |
4.4.3 不同铁负载量的Fe-ZSM-5沸石分子筛微球的形貌 |
4.4.4 铁元素在Fe-ZSM-5沸石分子筛微球内的分布 |
4.4.5 前驱体pH对Fe-ZSM-5沸石分子筛微球形貌的影响 |
4.4.6 Fe-ZSM-5沸石微球的形成机理 |
4.4.7 Fe-ZSM-5的光催化降解亚甲基蓝的性能 |
本章小结 |
第五章 喷雾干燥-蒸气辅助转化法制备无粘结剂的多级孔沸石分子筛微球 |
前言 |
5.1 原料试剂 |
5.2 实验方法 |
5.2.1 前驱体配置 |
5.2.2 喷雾干燥实验 |
5.2.3 蒸气辅助转化实验 |
5.2.4 参比样品合成 |
5.3 仪器表征及测试 |
5.3.1 催化实验 |
5.4 结果与讨论 |
5.4.1 喷雾干燥制备硅铝酸盐微球的理化性质 |
5.4.2 沸石分子筛微球的理化性质 |
5.4.3 沸石微球的形成机理 |
5.4.4 沸石分子筛微球的酸性 |
5.4.5 沸石分子筛微球的催化性能 |
本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
攻读博士期间本人出版或公开发表的论着、论文 |
致谢 |
四、A Study of Acidic Sites in H[M]-ZSM-5 Zeolites by XPS, IR and TPD(论文参考文献)
- [1]基于氮掺杂多孔碳材料构筑的高性能酯交换反应催化剂[D]. 孙赫. 吉林大学, 2021(01)
- [2]合成气费托路线制芳烃的反应机理研究及选择性调控[D]. 王廷. 江南大学, 2021(01)
- [3]木质素及其衍生物定向转化制备液体燃料的反应机理和产物调控研究[D]. 李思敏. 浙江大学, 2021
- [4]ZIF-8衍生的Zn改性HZSM-5分子筛的制备及其对芳构化的催化性能[D]. 焦佳鹏. 西北师范大学, 2021(12)
- [5]苯与二氧化碳烷基化催化剂设计与机理研究[D]. 刘翔宇. 华东理工大学, 2021(08)
- [6]甲醇定向合成芳烃ZSM-5催化剂制备及反应优化[D]. 邵娟. 太原理工大学, 2020
- [7]嵌入式金属分子筛催化剂的研究[D]. 邱宝成. 北京化工大学, 2021
- [8]硅灰/偏高岭土地质聚合物基多孔材料的结构调控及性能研究[D]. 陈浩. 西安建筑科技大学, 2020
- [9]固体酸催化生物质糖制备乙酰丙酸乙酯的研究[D]. 张志. 北方民族大学, 2021(08)
- [10]基于喷雾干燥技术的多级结构沸石微球的可控制备与形成机理探究[D]. 尚超. 苏州大学, 2020(06)