金屬雜原子分子篩的制備、表征及催化性能研究.pdf

1、分子篩具有均勻的孔道結(jié)構(gòu)，較大的比表面積，較強的吸附性能等優(yōu)點已被廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域。隨著工業(yè)化的迅猛發(fā)展，純硅分子篩已經(jīng)不能滿足人類的需要，各種經(jīng)過改性的分子篩應(yīng)運而生。其中金屬雜原子分子篩可以很好的改善純硅分子篩酸性位少的局限性，并能夠有效的提高催化活性和選擇性，因此對金屬雜原子分子篩進(jìn)行研究十分必要。介孔分子篩雖然具有優(yōu)良的催化性能，但由于其孔壁的無定型性，造成反應(yīng)中耐堿性差，水熱穩(wěn)定性差等劣勢，在實際應(yīng)用中受到了很大的限制，將介

2、孔分子篩結(jié)晶化成為解決這一問題的方法之一，并成為科研熱點。金屬摻雜晶態(tài)分子篩結(jié)合了金屬雜原子分子篩和結(jié)晶態(tài)分子篩的優(yōu)點，成為分子篩家族中優(yōu)良的材料。本文主要研究了具有MFI晶相結(jié)構(gòu)的金屬雜原子介孔分子篩的一步合成，并詳細(xì)闡述了合成條件，同時對樣品進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征和催化性能的測試，同時研究了高含量金屬雜原子介孔分子篩的合成、表征及催化性能。
　　本論文通過水熱一步合成法制備了金屬雜原子分子篩。以金屬配合物和十六烷基三甲基溴化銨(CTA

3、B)的配合物為模板劑，控制反應(yīng)溫度及時間、物料比、晶化溫度等條件，成功合成了具有MFI晶相結(jié)構(gòu)的介孔分子篩;并以十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為模板劑，依據(jù)S+I-I+I-機理合成了一系列高含量金屬雜原子介孔分子篩。通過X射線衍射(XRD)、X射線熒光光譜(XRF)、電感耦合等離子體(ICP)、掃描電子顯微鏡(SEM)、高倍透射電子顯微鏡(HRTEM)、氮氣吸附-脫附（N2adsorption-desorption）、氫氣程序升溫脫附

4、(H2-TPR)、氨氣程序升溫脫附(NH3-TPD)、X射線光電子能譜分析(XPS)、紅外吸收光譜(FT-IR)、紫外可見分光光譜(UV-vis)、X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)（XAFS）測試手段對合成的樣品進(jìn)行了表征。并通過異丙苯裂解反應(yīng)和渣油加氫裂化反應(yīng)對催化劑的催化性能進(jìn)行了考察。論文取得的主要研究成果如下:
　　1、首次合成了一系列摻雜金屬鎳(Ni)的晶態(tài)介孔分子篩Cry-Ni。Ni含量分別為5.65％，6.71％，7.88％。測試

5、結(jié)果顯示材料既具有微孔MFI的晶相結(jié)構(gòu)，又具有介孔MCM-41的典型孔結(jié)構(gòu)特征。Ni2+以六配位的形式均勻存在于分子篩骨架中。樣品的孔道結(jié)構(gòu)均勻，具有較高的比表面積，較大的孔體積，良好的耐堿性、熱穩(wěn)定性。在異丙苯裂解和渣油加氫催化裂化的反應(yīng)中Cry-Ni均表現(xiàn)出一定的催化性能。
　　2、成功合成了摻雜金屬鈷(Co)的晶態(tài)介孔分子篩Cry-Co。樣品材料同時具有MFI的晶相結(jié)構(gòu)和介孔MCM-41孔道結(jié)構(gòu)特征，結(jié)構(gòu)均勻，金屬原子在樣品

6、中有較好的分散性。樣品具有較高的比表面(425m2g-1)，較大的孔體積(0.97cm3g-1)。金屬離子Co2+以六配位的形式較好的進(jìn)入到了分子篩的骨架當(dāng)中，提高了分子篩的酸性。Cry-Co在異丙苯裂解催化反應(yīng)中表現(xiàn)了較好的催化性能。
　　3、合成了摻雜金屬鐵(Fe)的晶態(tài)介孔分子篩。測試結(jié)果表明樣品具有Cry-Ni和Cry-Co類似的晶相特征和介孔結(jié)構(gòu)。
　　4、通過一步水熱合成法合成了一系列高含量鎳金屬Ni-MCM-4