顾建峰
,
阿古拉
,
贾美林
,
刘玉萍
,
照日格图
,
袁忠勇
催化学报
doi:10.3724/SP.J.1088.2010.90906
采用水热法合成了小晶粒的SAPO-34.MnSAPO-34和CuSAPO-34分子筛,并以它们为载体采用浸渍法制备了一系列不同Pd含量的催化剂用于催化CO氧化反应.结果表明:分子筛载体、催化剂制备条件、反应条件、Pd含量及预还原等对催化剂的活性影响较大.催化剂活性随焙烧温度的增加而降低,而随着反应温度的升高而提高,担载在SAPO-34上Pd含量为1.35%时性能最佳.X射线衍射和透射电镜结果表明Pd物种高度分散于催化剂上,粒子粒径在2～8 nm;X射线光电子能谱及氢气程序升温还原结果表明,高度分散的Pd~(2+)物种是CO氧化反应活性位.随着反应进行被还原为Pd~0物种,因而导致催化剂活性下降.H2预还原处理催化剂致使活性下降的实验结果也支持了这一结论.
关键词:
钯
,
锰
,
铜
,
SAPO-34
,
负载型催化剂
,
一氧化碳
,
氧化
汤效平
,
褚玥
,
魏飞
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(09)60071-1
在不同的焙烧温度下制备了Pt-Sn/SAPO-34催化剂,并使用X射线衍射、N2吸附、X射线荧光光谱、O2脉冲烧炭、H2程序升温还原和透射电镜等手段对催化剂进行了表征.在微型反应器中评价了Pt-Sn/SAPO-34催化剂对丙烷脱氧制丙烯反应的催化性能,考察了焙烧温度和反应气氛对催化剂性能的影响.结果表明,焙烧温度为500℃时,催化剂具有最佳的反应活性.当焙烧温度高于500℃时,催化剂出现不希望的表面变化,例如活性Pt位点的聚集、Pt的团聚、Sn的流失等.当反应温度为595℃时,Pt-Sn/SAPO-34催化性能稳定,且能够保持表面金属状态.
关键词:
铂
,
锡
,
SAPO-34
,
焙烧温度
,
丙烷
,
脱氢
,
丙烯:团聚
李冰
,
田鹏
,
李金哲
,
陈景润
,
袁扬扬
,
苏雄
,
樊栋
,
魏迎旭
,
齐越
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60557-9
以六亚甲基亚胺为模板剂,采用水热法合成了不同硅含量的磷酸硅铝分子筛SAPO-35,并利用X射线衍射、X射线荧光光谱、扫描电镜、固体核磁、X射线光电子能谱和N2吸附-脱附等方法对样品进行了表征.研究了不同硅含量的SAPO-35分子筛在甲醇转化制烯烃反应中的催化行为,同时对比分析了具有相近硅含量的SAPO-35和SAPO-34分子筛在甲醇转化反应过程中积炭物种随反应时间的演变特征,尝试将分子筛结构和其积炭失活行为进行了关联.
关键词:
SAPO-35
,
甲醇制烯烃
,
SAPO-34
,
积炭物种
,
失活
Zeeshan NAWAZ
,
汤效平
,
朱杰
,
魏飞
,
Shahid NAVEED
催化学报
制备了100%SAPO-34,30%SAPO-34和介孔-SAPO-34三种不同类型的SAPO-34分子筛催化剂,并采用氮吸附、扫描电镜、X射线衍射和红外光谱等方法对催化剂进行了表征.三种催化剂的微孔结构、比表面积和总酸最近似,但具有不同的催化剂组成和次级结构.以1-己烯裂解为模型反应考察了三种催化剂的催化活性.对于30%SAPO-34催化剂,由于添加了粘结剂.其外表面酸性和扩散性能下降,导致催化活性降低:100%SAPO-34催化剂则具有较好的催化性能:介孔 SAPO-34催化剂次级结构的存在使其失活较慢,从而提高了原料的转化率.详细讨论了1-己烯催化裂解制丙烯的活性和选择性曲线,以进一步说明催化剂组成和结构的影响.
关键词:
1-己烯
,
催化裂解
,
丙烯
,
扩散
,
SAPO-34
李刚
,
王金渠
,
杨建华
,
初乃波
,
鲁金明
硅酸盐通报
以四乙基氢氧化铵(TEAOH)为模板剂,采用二次生长法在α-Al_2O_3多孔陶瓷管上合成了SAPO-34沸石膜.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及气体渗透对合成的膜进行了表征.XRD结果表明合成的膜具有典型的CHA型沸石特征峰,无其它杂相存在.SEM显示膜厚大约为5 μm,膜表面晶粒交织共生完好,且连续、致密,没有发现明显的针孔和裂纹.室温下, 当膜两侧压降为0.1 MPa时,CO_2/CH_4的理想选择性和混合气体分离选择性分别为7和40.
关键词:
SAPO-34
,
沸石膜
,
二次生长
,
CO_2/CH_4分离
李志
,
孙启文
,
刘继森
,
张宗森
应用化学
doi:10.3724/SP.J.1095.2014.30297
在固定床反应器中,研究了甲醇制烯烃反应中当SAPO-34分子筛处于失活期时催化剂活性的变化情况,主要考察催化剂活性随反应温度、空速和运行时间的变化,通过对实验数据的分析拟合,得到了催化剂活性与失活时间、反应温度、空速的经验关联式(失活模型),对失活模型的检验表明,该模型与实验数据较为吻合,表明了该式的准确性.通过对失活模型的分析,获得了当失活速率达到最大时的失活时间与反应时间、空速的关联式,失活过程应服从不均匀表面失活机理,并且当催化剂处于失活区时,失活时间对活性的影响要大于空速和温度.
关键词:
甲醇制烯烃
,
失活模型
,
SAPO-34
,
催化剂
赵慧茹
,
史淑美
,
吴金雄
,
丁月
,
李牛
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)61025-7
SAPO-34分子筛的硅磷酸铝组成与菱沸石笼结构孔道促进了甲醇高效转化为乙烯、丙烯(MTO)的反应,以其为催化剂的工业过程不断取得进步.然而, MTO反应过程中SAPO-34分子筛的迅速失活成为困扰该过程的重要问题.研究发现,反应中形成的多环芳烃阻塞了SAPO-34分子筛晶粒表面的笼结构孔道,甲醇分子难以向晶体内部扩散,致使分子筛在其活性中心未曾充分利用之前便已失活.为此,纳米晶粒SAPO-34的合成引起了人们的广泛兴趣,通过提高分子筛晶体的利用率有限地延长了催化剂的MTO反应寿命.但反应后催化剂的结焦量明显增加,说明引起SAPO-34结焦的因素不因晶粒的减小而受到抑制.我们曾研究了无硅AlPO4-34分子筛的MTO反应,发现初始活性良好的催化剂在未结焦的情况下却因为活性中心的缺失而失活.显然, SAPO-34的MTO反应活性及其结焦均与其酸性密切相关,而酸性取决于其结构中的硅含量与硅分布.我们通过单晶结构解析获得了二乙胺(DEA)与哌嗪(PIPZ)导向合成SAPO-34的晶体结构,并从文献获得了四乙基氢氧化铵(TEAOH)、三乙胺(TEA)、吗啉(MOR)为模板剂合成SAPO-34的晶体结构.按照SAPO-34结构中菱沸石笼内形成的模板剂阳离子的电荷数(R)对不同模板剂导向合成的SAPO-34加以分类： TEAOH, TEA (R+)； DEA, MOR (2R+)； PIPZ (2R2+).它们不因SAPO-34合成条件的变化而改变.依据分子筛骨架负电荷与SAPO-34菱沸石笼内模板剂阳离子正电荷平衡的原则(主客体电荷平衡),模板剂的类型决定SAPO-34骨架负电荷数,即引入硅形成的酸中心密度；酸中心的强度则取决于合成体系中硅的加入量.由此可以给出不同类型模板剂导向合成SAPO-34骨架中的最低硅含量(形成隔离硅原子). R+型模板剂SiO2/Al2O3为0.11；2R+型模板剂为0.22；2R2+型模板剂为0.44.合成体系中硅加入量的增加,会在SAPO-34骨架中形成“硅岛”结构.然而,我们的研究表明,“硅岛”的形成同样受到主客体电荷平衡原则的制约.通过结构分析发现,一个独立的“五硅岛”至少为6个相邻的菱沸石笼所分享,而每个“五硅岛”仅能形成3个负电荷.以R+型模板剂导向合成的SAPO-34为例,需要6个骨架负电荷来平衡6个菱沸石笼中的R+电荷,因此,除了“五硅岛”的3个负电荷,还要在这些笼骨架上形成3个“孤立”硅原子.该类模板剂导向合成SAPO-34,形成“五硅岛”的最低SiO2/Al2O3摩尔比(硅含量)为0.45.进一步分析可知,在相邻的7个菱沸石笼之间可以分别形成“八硅岛”、“十一硅岛”,而“十四硅岛”只能形成于相邻的10个菱沸石笼之间.同理,每种“硅岛”的形成都要伴随相应数目的“孤立”硅原子共同来平衡菱沸石笼内的R+电荷.对于以2R+型模板剂导向合成的SAPO-34,仍然是6个相邻的菱沸石笼分享“五硅岛”,但是,每个菱沸石笼内的正电荷阳离子数增加了一倍,为满足主客体电荷平衡,需要形成更多“孤立”硅原子.由此可见,随着菱沸石笼内模板剂电荷数的增加,骨架的负电荷密度增大,给SAPO-34带来了更多酸中心,无论硅以“孤立”硅原子形式分布,还是形成“硅岛”.同时,“硅岛”伴随“孤立”硅原子的共同存在也使我们理解了29Si MAS NMR中的一个独特现象：在硅含量很高时形成了“硅岛”,可是却存在着很强的属于“孤立”硅原子的谱峰.
关键词:
SAPO-34
,
硅分布
,
合成
,
硅岛
,
甲醇制烯烃
任淑
,
刘国娟
,
吴晛
,
陈新庆
,
吴明红
,
曾高峰
,
刘子玉
,
孙予罕
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(16)62557-3
甲醇制低碳烯烃(MTO)技术既可实施石油替代路线,又能解决低碳烯烃不足的问题,因而具有重要意义.在MTO技术中,SAPO-34分子筛因其高水热稳定性、适宜的微孔结构和酸强度而展现了优异的MTO性能.但SAPO-34分子筛孔道较小,易形成积碳物种而覆盖活性中心,导致分子筛催化剂失活快,反应流程复杂.延长SAPO-34催化剂的单程寿命可减少其再生频率,降低能耗并节约成本.在微孔SAPO-34分子筛中引入介孔或大孔孔道来组成多级孔道结构,可大大促进反应物及产物分子在孔道内的扩散,从而降低积碳速率,延长催化剂寿命.目前,文献中主要采用直接合成路线制备多级孔SAPO-34分子筛,该过程所用的二级模板剂价格较贵,且合成步骤复杂.而采用后处理方法,即先合成SAPO-34分子筛母体,再进行酸碱后处理来制备多级孔SAPO-34分子筛是非常有前景的技术路线.本文首先通过水热合成法制备了立方形貌SAPO-34分子筛,再采用不同种类的酸溶液(硝酸、草酸及丁二酸)对其进行后处理,制备了具有良好相对结晶度的多级孔SAPO-34,考察了酸种类对所得多级孔SAPO-34结构及其MTO性能的影响.研究发现,经硝酸和草酸处理后的样品在特定晶面上出现了蝴蝶状孔道,形成了由微孔、介孔(40–50 nm)和大孔(400–500 nm)组成的多级孔分子筛;其比表面积高达876 m2/g,孔容为0.36 cm3/g,该多级孔道大幅改善了MTO过程中的分子扩散性能.酸后处理过程并没有影响分子筛的化学环境及酸中心强度,却降低了分子筛的强酸中心数量并增加了弱酸中心数量.在多级孔结构及酸中心的协同作用下,其MTO性能得到了大幅度提升:经硝酸和草酸处理后所得多级孔SAPO-34,其MTO寿命(400°C,1 atm,甲醇空速1 h–1)分别由母体的210 min增至360和390 min,低碳烯烃的总选择性由母体的90%提高至92%–94%,并可根据孔道大小调整产物组成,使乙烯选择性在37.4%–51.5%内调变.对比发现,MTO过程中多级孔SAPO-34上的积碳量由母体的15%提高到18%,但积碳速率却由0.071降至0.046 g/min.失活多级孔SAPO-34内的积碳物种主要为较大的分子,其中芘及芘取代物的含量高达73%,而母体SAPO-34中芘及芘取代物的含量则降低至49%.这是因为多级孔SAPO-34内部更大的孔道空间可容纳更多的大分子积碳物种所致.丁二酸处理后的样品未产生多级孔道,却使部分微孔受损且增加了强酸中心数量,导致其更易失活,MTO寿命也降至100 min.选择合适种类的酸溶液进行后处理可控制备多级孔SAPO-34,可大幅改善其MTO性能.
关键词:
酸处理
,
多级孔
,
SAPO-34
,
甲醇制烯烃
,
单程寿命
刘广宇
,
田鹏
,
刘中民
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(11)60325-2
以二乙胺(DEA)为模板剂,合成了SAPO-34分子筛,详细考察了磷酸用量、水用量以及硅源和铝源等因素的影响.结果表明,在0.7≤ n(P2O5)/n(Al2O3)≤1.2及25≤n(H2O )/n( Al2O3)≤100范围内,可以得到纯相SAPO-34分子筛,铝源对所得样品的组成影响较大.同时,采用三乙胺(TEA)、吗啉(MOR)以及二乙胺-三乙胺(DEA-TEA)混合模板剂合成了SAPO-34,通过X射线衍射、X射线荧光分析、扫描电镜、热重和29Si固体核磁共振等手段对所得样品进行了表征.结果显示,不同模板剂促使硅进入SAPO-34骨架的能力顺序为SAPO-34 (DEA)＞ SAPO-34 (MOR)＞ SAPO-34 (TEA); SAPO-34骨架中所能容纳的最大Si(4Al)含量顺序为SAPO-34 (DEA)≈SAPO-34 (MOR)＞ SAPO-34 (TEA).
关键词:
SAPO-34
,
模板剂
,
二乙胺
,
三乙胺
,
吗啉
,
合成
李玉新
,
王垚
,
王德峥
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60676-7
在25,60和100°C下分别测定了甲醇及二甲醚在SAPO-34分子筛上的吸附等温线,同时用微量热法测定了微分吸附热与覆盖率的关系曲线(量热线),提出了吸附数据需要利用双吸附位Langmuir方程拟合,并获取了相应的吸附参数。对比测得的吸附等温线与量热线发现,在一定压力下,当甲醇及二甲醚在SAPO-34上达到一定吸附量后,随着吸附质分压增加,量热线快速下降,而吸附等温线显示出吸附量仍然继续增加。由此推断,在SAPO-34分子筛上存在两种吸附位--常规吸附位及弱吸附位,其中弱吸附位在高分压下继续吸附。如缺乏量热数据提供的常规吸附位饱和吸附量数据,对吸附等温线进行单吸附位拟合获取吸附参数极易导致错误结果,尤其是当吸附质分压较高时。建议采用双吸附位Langmuir方程,参照量热线提供的常规吸附位的饱和吸附量,通过拟合可以获得两种吸附位的吸附参数。
关键词:
双吸附位Langmuir方程
,
甲醇吸附
,
二甲醚吸附
,
吸附热
,
SAPO-34
