不同形貌ZSM-5分子篩的合成及其在二甲醚芳構(gòu)化中的應(yīng)用.pdf

1、進(jìn)入21世紀(jì)以來，人們?cè)絹碓缴羁痰卣J(rèn)識(shí)到資源短缺，環(huán)境惡化以及能源危機(jī)對(duì)人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的危害性。針對(duì)我國(guó)煤多油少的基本國(guó)情，開展煤基二甲醚芳構(gòu)化研究，對(duì)于緩解我國(guó)能源危機(jī)及減少環(huán)境污染具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。研究表明，ZSM-5催化劑在二甲醚芳構(gòu)化反應(yīng)中具有較好的催化性能。而影響ZSM-5催化劑催化性能的主要因素是ZSM-5分子篩的結(jié)構(gòu)、形貌和酸性。在過去，有大量關(guān)于通過構(gòu)筑介孔結(jié)構(gòu)獲得多級(jí)結(jié)構(gòu)的ZSM-5分子篩和通過金屬改性調(diào)變ZSM

2、-5分子篩酸性的報(bào)道，而關(guān)于ZSM-5分子篩形貌系統(tǒng)研究的報(bào)道較少。本論文通過一步水熱合成法合成了多種不同形貌的ZSM-5分子篩，并考察了不同形貌的ZSM-5分子篩在煤基二甲醚芳構(gòu)化中的催化性能。論文主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：
　　（1）設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)探究ZSM-5分子篩形貌的影響因素，利用XRD和SEM對(duì)樣品進(jìn)行表征分析。結(jié)果表明：不同實(shí)驗(yàn)條件組合下均得到了純晶相ZSM-5分子篩，其主要形貌分別為“板塊形”、“T字形”、“十字形”以

3、及“球形”。粒徑分布大約為2～10um，其中不添加CTAB制備的ZSM-5分子篩粒徑約為2～3um，而添加CTAB制備的ZSM-5分子篩樣品的粒徑為5～10um。說明添加CTAB明顯促進(jìn)了ZSM-5分子篩粒徑的生長(zhǎng)。此外，以粒徑大小為指標(biāo)，計(jì)算分析得到影響ZSM-5分子篩粒徑大小的因素主次關(guān)系為：CTAB用量>水量>晶化時(shí)間>硅鋁比>晶化溫度。
　?。?）在正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果的前提下，采用控制變量法分別考察堿量、硅鋁比、晶化時(shí)間對(duì)ZSM

4、-5分子篩形貌的調(diào)控作用。結(jié)果表明：在一定范圍內(nèi)，隨著堿量的增加，得到了4種不同形貌的ZSM-5分子篩，依次為：“六方塊形”、“四方塊形”、“十字形”、“球形”。同時(shí)，分子篩的粒徑隨著堿量的增加逐漸減小。不同硅鋁比下制備的ZSM-5分子篩粒徑大致相同，而隨著硅鋁比增大，晶粒中出現(xiàn)了一些“T字形”ZSM-5分子篩，但總體形貌為“板塊形”。不同晶化時(shí)間下制備的ZSM-5分子篩的結(jié)晶度不一樣。晶化12 h小時(shí)制備的ZSM-5分子篩結(jié)晶度不好，

5、導(dǎo)致形貌不規(guī)整。晶化24h之后制備的ZSM-5分子篩結(jié)晶度良好，形貌規(guī)整，為“板塊形”。隨著晶化時(shí)間的增加，ZSM-5分子篩的粒徑也有所增加。隨后，考察了不同堿量下制備的4種不同形貌的ZSM-5分子篩在二甲醚芳構(gòu)化中的催化性能。結(jié)果顯示：“十字形”ZSM-5分子篩在二甲醚芳構(gòu)化中的催化性能優(yōu)于其他形貌的ZSM-5分子篩，其總芳烴選擇性達(dá)到了75.0％，并且苯的選擇性達(dá)到了26.1%。
　?。?）通過負(fù)載金屬對(duì)“十字形”ZSM-5分