具有强酸性高水热稳定性硅铝孔材料的合成、表征及催化应用研究

论文摘要

微孔沸石具有较大的比表面积、可调变的孔径、较强的酸性以及较高的热稳定性和水热稳定性,因而被广泛应用于吸附、分离、催化等领域。但由于它有限的孔径限制其实际应用范围。孔径在2-50纳米范围内的介孔材料可以克服微孔分子筛孔径的局限性。但是由于它的孔壁是无定形的,酸性和水热稳定性较差,因而也限制了其应用范围。因而,近年来,很多研究者致力于寻找一种材料能够兼具微孔和介孔材料优点。以纳米Beta沸石或碱处理纳米Beta沸石得到的微小沸石颗粒及其次级结构单元为硅、铝源,在模板剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）的存在下,通过调pH值后晶化的方法合成了一系列具有六方状介孔结构MCM-41/Beta复合分子筛。复合分子筛的酸性和水热稳定性都比普通的MCM-41要高。在苯酚叔丁基化反应中,复合分子筛显示了更高的苯酚转化率及2,4-二叔丁基苯酚的选择性。同样以纳米Beta沸石或碱处理纳米Beta沸石得到的微小沸石颗粒为硅、铝源,在模板剂P123的存在下分别在强酸及弱酸条件下合成了两类分子筛。强酸条件下合成的样品具有类似SBA-15的六方介孔孔道,但是其酸性不高,主要原因可能是强酸性合成条件容易造成脱铝,从而削弱了其酸性。弱酸条件合成样品具有类似KIT-1的蠕虫状孔道,酸性较强。在苯酚叔丁基化反应中,弱酸条件下合成的样品比强酸条件下合成的样品显示了更高的苯酚转化率及2,4-二叔丁基苯酚的选择性。通过一步法合成了一种介孔分子筛,该系列分子筛具有较强的酸性,在苯酚叔丁基化反应中,该系列分子筛显示了较高的苯酚转化率及2,4-二叔丁基苯酚的选择性。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 微孔沸石分子筛
• 1.1.1 微孔分子筛发展概述
• 1.1.2 沸石分子筛的结构和性能及局限性
• 1.1.3 克服微孔分子筛局限性的方法
• 1.2 介孔材料
• 1.2.1 介孔材料概述
• 1.2.2 介孔分子筛的合成
• 1.2.3 介孔材料应用及局限性
• 1.2.4 克服介孔材料局限性的方法
• 1.3 介孔/微孔复合材料
• 1.3.1 介孔/微孔复合材料概述
• 1.3.2 介孔/微孔复合材料的合成方法
• 1.4 本论文选题的目的和意义
• 参考文献
• 第二章 实验部分
• 2.1 主要原料与试剂
• 2.2 表征方法和测试仪器
• 2.2.1 X射线粉末衍射（XRD）表征
• 2.2.2 傅立叶变换红外光谱（FT-IR）表征
• 2.2.3 比表面积和孔结构测定（BET）
• 2.2.4 MAS NMR
• 2.2.5 电镜表征
• 2.2.6 反应评价
• 第三章 纳米BETA沸石组装合成高水热稳定性强酸性介孔分子筛
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 含beta沸石纳米粒子溶胶的合成
• 3.2.2 复合分子筛Beta/MCM-41 的合成
• 3.2.3 含ZSM-5 沸石纳米溶胶的合成
• 3.2.4 复合分子筛ZSM-5/MCM-41 的合成
• 3.3.5 Al-MCM-41 的合成
• 3.3 合成材料的结构和催化性能表征
• 3.3.1 含beta沸石纳米粒子溶胶的表征
• 3.3.2 复合分子筛Beta/MCM-41 的表征
• 3.3.3 含ZSM-5 沸石颗粒溶胶的表征
• 3.3.4 复合分子筛ZSM-5/MCM-41 的表征
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 以P123 为模板剂介孔/微孔复合材料的合成和表征
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 含beta沸石纳米粒子溶胶的合成
• 4.2.2 强酸性条件下介孔/微孔复合材料的合成
• 4.2.3 弱酸条件下介孔/微孔复合材料的合成
• 4.2.4 引入黏结硅源酸性条件复合材料的合成
• 4.3 结果和讨论
• 4.3.1 样品MP（A）和样品MP（B）的结构及催化性能表征
• 4.3.2 强酸条件下引入外加硅源合成样品的结构及催化性能由于合成合成得沸石颗粒在酸性条件下组装
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 一步法合成强酸性无序介孔分子筛
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.3 合成材料的结构和催化性能表征
• 5.3.1 100 ℃硫酸铝为铝源合成样品的表征
• 5.3.2 改变反应温度及原料对材料的影响
• 5.3.3 改变反应铝源对材料的影响
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 第六章 结论
• 博士期间发表的文章
• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT