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本文采用水热合成法制备了一系列具有微介孔结构的纳米ZSM-5分子筛,并以甲醇芳构化(MTA)为模型反应,结合SEM、XRD、BET、ICP和NH3-TPD等谱学表征,系统考察了合成条件对分子筛物理化学性质及其催化性能的影响。以芳烃质量收率为目标函数,最终确定的相对适宜ZSM-5分子筛合成条件为Si:A1:,IPAOH:H20=13:1:3.4:575、晶化时间72 h、晶化温度180℃。该条件下合成的ZSM-5分子筛具有微介孔结构,晶粒尺寸在400-600 nm之间,比表面积为309.28 m2g-1。基于最优条件制备的ZSM-5分子筛,进行了金属离子改性研究。首先在金属Zn负载的基础上考察了原位合成法、离子交换法、过量浸渍法和等体积浸渍法对分子筛性能的影响。结果表明,采用过量浸渍法制备的金属改性ZSM-5分子筛具有相对最好的MTA催化性能,芳烃质量收率由未负载金属时的17.6%提高至20.1%,且采用过量浸渍法的金属Zn实际负载量达到金属加入量的95%以上,负载效果较好,而原位合成法和离子交换法中Zn实际负载量分别占金属加入量的18.45%和23%。在过量浸渍法的基础上考察了金属种类和金属负载量对分子筛性能的影响,结果表明,(1)具有适宜核外电子排布和良好脱氢活性的金属Zn具有最佳的改性效果,金属Zn与L酸形成了酸性较弱的Zn-L酸,降低了强酸的量。(2)Ag、Ga等金属负载的分子筛芳烃收率不升反降,但稳定性较高,可能原因为Ga203和AgO等金属氧化物覆盖了部分酸活性中心。在2%Zn-HZSM-5分子筛的基础上添加第二金属组分制备双金属分子筛催化剂,结果表明,2%Zn-1%Cd/HZSM-5分子筛的芳烃质量收率较未负载金属的分子筛原粉由17.6%提升至20.97%,但较2%Zn-HZSM-5分子筛的芳烃质量收率提升并不明显,且分子筛寿命大大降低。基于2%Zn-HZSM-5分子筛,考察了反应温度(425-500℃)和甲醇质量空速(1.69 h-1-6.76 h-1)对MTA反应过程的影响,结果表明,反应温度的升高对芳烃收率的影响不大,但会造成分子筛有效寿命的降低;而甲醇质量空速的降低,能显著增加芳烃收率和延长分子筛有效使用寿命,确定的相对适宜工艺条件为:温度425℃、甲醇质量空速为1.69 h-1,该条件下的芳烃质量收率可达23.1%。