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介孔分子筛SBA-15具有较大的比表面积和孔体积、高度规整有序的孔道结构以及孔径在5~30 nm内可精细调控等特点,在纳米反应器、吸附与分离以及大分子的催化转化等领域有着良好的应用前景。与传统微孔沸石分子筛材料相比,采用传统方法合成的SBA-15的骨架仅由硅氧原子构成,并且其孔壁氧化硅聚合程度较低,水热稳定性较差,酸性较弱,这严重限制了其实际工业应用,因此改善SBA-15的酸性和水热稳定性已成为扩展其实际催化应用所必须解决的重要问题。SBA-15的颗粒形貌和孔道结构对活性组分的分散度和反应分子的扩散性能具有较大的影响,但是详细研究载体的形貌和孔道结构等特性对反应性能影响的工作还较少。另外,SBA-15与活性组分之间的相互作用强弱对催化剂的催化性能也具有重要的影响。因此,本论文主要从SBA-15介孔材料改性、形貌调控以及与活性组分之间的相互作用力等方面进行研究,采用XRD、FT-IR、SEM、TEM、STEM、H2-TPR、129Xe NMR、ICP-AES、Raman、UV-Vis DRS、GC-MS和Py-IR等表征手段对材料和催化剂进行表征,并以加氢反应(FCC汽油加氢改质、二苯并噻吩(DBT)加氢脱硫、1,3-丁二烯和1,5-环辛二烯选择性加氢等)作为催化剂反应活性的评价对象,探讨催化剂的制备、结构及物化性质与加氢反应性能之间的构效关系,并研究该类催化剂催化加氢反应的作用机理。主要研究内容和结果如下:(1)制备出球形、柱状、短棒状和长棒状的NiMo/Al-SBA-15加氢脱硫催化剂,并考察了催化剂的形貌、酸性、孔道结构和活性组分的分散度对DBT加氢脱硫反应的影响。首先采用三嵌段非离子表面活性剂(P123)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为结构导向剂,通过控制合成温度制备出不同形貌的SBA-15。然后采用三种不同的铝源对所合成的SBA-15材料以Si/Al摩尔比为10进行Al后改性修饰。将不同形貌的Al-SBA-15担载Ni Mo活性组分制备出NiMo/Al-SBA-15催化剂,并应用于二苯并噻吩(DBT)加氢脱硫活性评价。表征结果表明:球形NiMo/Al-SBA-15催化剂具有较高的MoS2分散度和较多的酸性位数量。加氢脱硫性能评价结果表明:催化剂的形貌和孔道结构对反应性能具有重要的影响,尤其在反应分子扩散性能方面,而对DBT加氢脱硫产物选择性的影响不大。动力学反应结果表明:不同形貌NiMo/Al-SBA-15催化剂的活性顺序如下:长棒状NiMo/AS-LR<柱状Ni Mo/AS-HP<短棒状NiMo/AS-SR<球形NiMo/AS-SP。(2)除了Al原子改性SBA-15以外,本论文还通过介微孔复合方法改善SBA-15的物理化学特性。在酸性条件下,通过改变合成体系中表面活性剂、电解质和合成温度等因素,成功合成出不同形貌的Beta-SBA-15介微孔复合分子筛。表征结果表明:不同形貌的Beta-SBA-15介微孔复合分子筛同时具有SBA-15的介孔结构和Beta沸石的微孔结构。将不同形貌Beta-SBA-15介微孔复合分子筛担载CoMo活性组分并用于FCC汽油加氢改质。反应结果表明:由于片状CoMo/ABS-PL催化剂的介孔孔道短且孔径大,利于反应分子的扩散,因此取得较高的加氢脱硫转化率(97.6%);球形CoMo/ABS-SP具有较多的介孔空腔和适宜的酸性位数量,有利于提高其芳构化和异构化性能,因此具有较高的辛烷值保留能力;短棒状CoMo/ABS-SR和长棒状CoMo/ABS-LR因具有较少的介孔孔口和酸性位数量,以及较长的孔道,它们的加氢脱硫能力和辛烷值保留能力较低。(3)除了对SBA-15载体进行调控以外,本论文还制备出具有超分散活性位的催化剂,提高活性组分的原子利用率和稳定性,增强活性组分和载体的作用力。采用3-巯丙基三甲氧基硅烷辅助合成的方法,成功将贵金属Pt超细纳米粒子导入到ZSM-5/SBA-15(ZSBA)介微孔复合分子筛的孔道中。这种方法一方面巯丙基能与贵金属前驱体配位,防止贵金属在碱性环境中生成沉淀;另一方面硅烷水解后又能在ZSM-5微晶合成中充当硅源。所合成的Pt@ZSBA催化剂既具有较高的水热稳定性和多孔性,又具有高活性位密度,Pt亚纳米粒子的平均直径在0.5~1.5nm范围内,并且均匀分布在ZSBA骨架中,提高了贵金属Pt的原子利用率和稳定性。在室温条件下,Pt@ZSBA催化剂表现出较高的1,3-丁二烯(87.0%)和1,5-环辛二烯(84.3%)加氢转化率,并具有较高的循环利用性能。(4)基于以上基础,本论文在3-巯丙基三甲氧基硅烷辅助合成下,并通过控制反应体系中的电解质与合成温度等因素,成功将贵金属Au超细纳米粒子导入到不同形貌ZSBA介微孔复合分子筛的孔道中,考察了Au/ZSBA催化剂的形貌、孔道结构和Au颗粒尺寸对4-硝基苯酚还原反应的影响。表征结果表明:所合成的Au/ZSBA具有稳定的反应活性位,并且同时具有SBA-15的介孔结构与ZSM-5沸石的微孔结构。4-硝基苯酚还原反应结果表明:片状Au/ZSBA-PL因具有较短的孔道(210 nm)和较大的孔径(6.7 nm),表现出最高的4-硝基苯酚还原活性;柱状Au/ZSBA-HP和棒状Au/ZSBA-RD的孔道较长且孔径相对较小,其4-硝基苯酚还原活性较低。这表明催化剂的孔道结构和形貌对其催化性能具有较大的影响。