复合分子筛的合成、表征及其催化性能研究

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由于介孔分子筛的酸性和水热稳定性较差,使其在工业上的应用受到很大限制。为了提高介孔分子筛的水热稳定性及调变其酸性,人们将微孔结构引入到介孔结构之中合成出一种既有强酸位又有弱酸位同时具有梯度孔结构的微-介孔复合的新型材料。   本文首先以水热法对MCM-48介孔分子筛进行了合成,考察了不同硅源、模板剂添加顺序以及不同合成方法对合成介孔分子筛MCM-48的结构性能的影响,筛选出制备介孔分子筛的最优路线,并用XRD、N2吸附-脱附、FT-IR、TG、SEM、TEM等手段对合成材料的性质进行了表征,结果表明,合成的介孔材料具有较大的比表面积及均匀的孔径分布。   其次,在合成介孔分子筛MCM-48的基础上进一步合成复合分子筛NaY/MCM-48,并考察了晶化温度,晶化时间和NaF的加入,CTAB添加顺序等因素对合成复合分子筛的影响以此找到一条最优合成路线。同时为了测试合成的复合分子筛NaY/MCM-48在实际应用条件下的各项稳定性,对合成的复合分子筛进行了热、水热稳定性以及酸碱稳定性的考察。结果表明:加入NaF大大缩短了样品的合成时间,得出合成复合分子筛的最佳条件:温度为120℃,时间为36 h;合成的复合型分子筛经100℃水热处理48 h后样品介孔有序性变差,但仍然具有一定的介孔结构,经800℃焙烧4h后样品在小角范围内的立方介孔结构被保持但介孔有序性有所降低,经pH=0的HCl溶液处理48h后样品的骨架结构仍然完好未出现任何变化,经pH=10的NaOH溶液处理24 h样品的有序性明显降低,当经碱溶液处理48h后样品骨架结构遭到严重破坏最终导致坍塌。以上结果表明所合成的样品具有较高的热稳定性、水热稳定性以及酸性稳定性,但碱性稳定性不如酸性稳定性。   然后研究了合成的复合分子筛在不同条件下对苯酚与叔丁醇烷基化反应催化性能。研究结果表明:在相同的反应条件下,相对于纯介孔分子筛H-MCM-48以及H-Y,复合分子筛H-Y/MCM-48具有更高的催化活性。并且找到了合成复合样品H-Y/MCM-48对苯酚与叔丁醇烷基化反应的最佳条件:ntert-butanol/nphenol=2,反应温度=140℃,WHSV=2.0 h-1,反应时间=1 h。   最后,合成了不同Si/Al摩尔比的复合分子筛,并对苯酚与叔丁醇烷基化反应的催化性能进行了考察。结果表明,随着NaY引入量的增加,样品中硅铝摩尔比逐渐降低,样品比表面积和孔体积减小,孔道有序性不断降低;随着NaY分子筛加入的百分含量增加,其对苯酚转化率先增后减。
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