Fe同晶置換納米ZSM--5分子篩的制備及MTO反應(yīng)性能.pdf

1、甲醇制低碳烯烴(MTO)反應(yīng)催化劑的研究和開發(fā)對(duì)于解決我國(guó)石油資源短缺、通過(guò)非石油路徑生產(chǎn)低碳烯烴具有重要意義。本文采用預(yù)制晶種引導(dǎo)法合成了納米尺度的ZSM-5硅鋁酸鹽分子篩，分別采用液相沉積、同晶置換以及堿脫硅法對(duì)納米ZSM-5分子篩進(jìn)行了改性，通過(guò)XRD、N2物理吸附、SEM、27Al MAS NMR和NH3-TPD等手段對(duì)樣品的結(jié)構(gòu)和酸性進(jìn)行了表征，并以甲醇制低碳烯烴反應(yīng)評(píng)價(jià)了改性前后分子篩的催化性能，研究了分子篩的晶粒尺寸、酸性

2、等物理化學(xué)性能與催化性能的關(guān)系。
　　考察了無(wú)機(jī)堿脫硅改性時(shí)間對(duì)不同硅鋁比的納米ZSM-5分子篩的酸性、孔結(jié)構(gòu)及其反應(yīng)性能的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明，具有更高硅鋁比的分子篩在堿處理過(guò)程中由于脫硅程度更大，形成二次介孔的孔徑分布范圍更寬。硅鋁比為100和300的納米ZSM-5分子篩的適宜堿處理時(shí)間分別為60min和30min。堿脫硅改性的分子篩均在不同程度上改善了MTO反應(yīng)的催化性能。
　　分別采用Zn(NO3)2、Ga(NO3

3、)3和Fe(NO3)3等不同金屬鹽溶液通過(guò)液相沉積法對(duì)納米ZSM-5分子篩進(jìn)行改性，并研究了金屬種類、擔(dān)載量對(duì)改性后催化劑的酸性及催化性能的影響。結(jié)果表明，與Zn、Ga改性的分子篩相比，F(xiàn)e改性的ZSM-5分子篩催化MTO反應(yīng)性能提高的幅度更大。通過(guò)比較不同F(xiàn)e沉積量的分子篩的催化性能可見，當(dāng)Fe沉積量為1.4wt％時(shí)，C2～C4低碳烯烴的總選擇性最高。堿處理后再進(jìn)行液相沉積改性的分子篩的催化性能進(jìn)一步提高。
　　通過(guò)研究原位合成

4、的Fe部分同晶置換的納米[Fe，Al]ZSM-5分子篩的物理化學(xué)性能及催化性能發(fā)現(xiàn)，固定初始凝膠的Fe/Al=1，當(dāng)Si/(Fe+A1)=100、300和500時(shí)均能合成出純相的具有MFI拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的納米分子篩。通過(guò)晶胞參數(shù)、UV-vis和XPS等表征結(jié)果證明Fe原子進(jìn)入到分子篩的骨架中，Br(o)nsted酸性位密度對(duì)甲醇制低碳烯烴反應(yīng)的產(chǎn)物分布有顯著的影響，Si/(Fe+Al)=300的[Fe，Al]NZ5(300)催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的