有机硅烷化双端氨基聚醚胺模板法介孔ZSM-5合成及性能研究

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具备孔道结构规整、酸性分布可调节、热稳定性和选择性较高等诸优势的ZSM-5分子筛在择形催化领域中备受青睐,然而由于传统ZSM-5分子筛结构中只含微孔,其孔径狭小且孔道较长等特点会限制大分子进出孔隙,在进行大分子催化反应时易积碳从而降低反应转化率,在合成ZSM-5分子筛中引入较大介孔制备微-介孔ZSM-5分子筛能有效克服上述劣势,该介孔沸石分子筛将沸石分子筛材料与介孔材料二者的优点进行了融合,它既具备良好水热稳定性也让增加的介孔发挥了扩大传质效率的作用。制备介孔分子筛的方法诸多,但利用模板法有机硅烷偶联剂和聚醚胺为前驱物设计合成的新型介孔模板剂鲜有报道,本文即利用有机硅烷和多种双端氨基聚醚胺桥联成优异介孔模板剂KH560-D400、KH560-13-W、KH560-D2000,用水热合成法成功制备了介孔ZSM-5沸石分子筛。应用XRD、N2吸附-脱附、红外、NH3-TPD、SEM电镜等分析测试手段对所合成的介孔ZSM-5沸石分子筛结构与形貌等进行了表征,并研究测试了其催化性能。在介孔ZSM-5的水热合成过程中结晶温度、晶化时间、硅铝比、TPAOH和模板剂加入量均是影响要素:结晶温度过低会导致结晶速率慢而无法合成样品,温度过高则介孔比表面将减少;晶化时间过短时晶化反应进行不够,晶化时间过长微孔比表面积会减少;硅铝比太低会达到到凝胶结晶的极限无法合成出介孔ZSM-5沸石分子筛,硅铝比过高则没有必要;TPAOH量的增加可加速硅源铝源分解并加速结晶,但过高会使分子筛产生无定形物质;模板剂加入量过低时介孔增长不明显,反之加入过量模板剂自身会自聚。因此要严格调控各影响因素。本项研究中选择噻吩烷基化脱硫反应为催化探针反应,以自制有机硅烷化双端氨基聚醚胺分子KH560-D400、KH560-13-W为介孔造孔剂合成的介孔ZSM-5作为催化剂进行催化噻吩烷基化反应。确定噻吩烷基化反应的最佳条件之后,本实验n(SiO2)/n(Al2O3)=75的ZSM-5分子筛催化效果最好,在KH560-D400考察范围内最优条件下模板剂加入量为5ml的样品噻吩转化率达到81.81%,选择性达到86.14%;在KH560-13-W考察范围最优条件下当模板剂加入量为3ml时,噻吩转化率X%达到79.81%,选择性S%达82.30%。与传统ZSM-5分子筛相比介孔ZSM-5分子筛催化效果显著提升。
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