一維孔結(jié)構(gòu)沸石的傳質(zhì)特性研究.pdf

1、近年來，絲光沸石和EU-1沸石因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)和優(yōu)良的水熱穩(wěn)定性而在催化領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，如將絲光沸石應(yīng)用于烷烴與芳烴異構(gòu)化領(lǐng)域，將EU-1沸石用作二甲苯異構(gòu)化反應(yīng)催化劑等。這兩種沸石分子篩在精細(xì)化工、石油化工等領(lǐng)域均具有潛在的巨大的應(yīng)用價(jià)值。并且絲光沸石及EU-1沸石均為一維孔道結(jié)構(gòu)的沸石，這種結(jié)構(gòu)特色即使其具有一定的擇形選擇功能，又會(huì)衍生傳質(zhì)問題而限制它們的進(jìn)一步應(yīng)用。因此，多級(jí)孔絲光及EU-1沸石也相繼被開發(fā)出來。
　　對(duì)于

2、一個(gè)催化反應(yīng)，反應(yīng)物以及產(chǎn)物分子的吸附與擴(kuò)散在其中扮演著十分重要的角色。因此，對(duì)吸附質(zhì)分子在沸石孔道內(nèi)吸附與擴(kuò)散性能的研究將有助于優(yōu)化催化反應(yīng)過程。一些熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)的計(jì)算和分析對(duì)于沸石分子篩催化劑的設(shè)計(jì)、制備以及更好的應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。目前集中在絲光及EU-1沸石上的研究主要還是在制備及催化方面，對(duì)這種結(jié)構(gòu)如此有特色的沸石，其吸附和擴(kuò)散性能卻幾乎沒有相關(guān)報(bào)道。為了探究這類具有一維孔道結(jié)構(gòu)的沸石，其吸附與擴(kuò)散機(jī)制的獨(dú)特性，以及

3、中孔的引入對(duì)這類沸石吸附與擴(kuò)散性能的影響，本文選取了甲苯及均三甲苯為探針分子，探究了多級(jí)孔絲光及EU-1沸石上的吸附與擴(kuò)散性能，以期能夠?yàn)槎嗉?jí)孔絲光及EU-1沸石的評(píng)價(jià)、應(yīng)用以及制備奠定理論基礎(chǔ)。本論文的研究?jī)?nèi)容及主要結(jié)論如下：
　　1.甲苯及均三甲苯在多級(jí)孔絲光沸石中的吸附與擴(kuò)散
　　甲苯可以吸附進(jìn)入絲光沸石的微孔孔道，但是脫附異常困難，需高溫方可脫附出來。均三甲苯不能進(jìn)入絲光沸石的微孔孔道，但可在多級(jí)孔絲光樣品中進(jìn)行吸附

4、，說明中孔的引入有利于提高大分子的可接近性。甲苯與均三甲苯在微孔絲光沸石中的吸附主要表現(xiàn)為化學(xué)吸附的特征，而在多級(jí)孔絲光沸石中，為物理吸附。甲苯在絲光樣品中的TPD實(shí)驗(yàn)證明了，絲光沸石中確實(shí)存在著作用力不同的兩種吸附中心，一種吸附作用力相對(duì)較弱，另一種則作用力較強(qiáng)。雙位Toth模型可以很好地描述甲苯在多級(jí)孔絲光沸石中的吸附行為，擬合參數(shù)表明中孔有利于促進(jìn)吸附，且減弱了甲苯分子與吸附劑間相互作用力。吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明中孔的存在為吸附質(zhì)

5、分子縮短了擴(kuò)散路徑，提高了分子的傳質(zhì)速率。
　　2.甲苯及均三甲苯在多級(jí)孔EU-1沸石中的吸附與擴(kuò)散
　　甲苯在微孔EU-1沸石中的吸附等溫線為I型等溫線，而在對(duì)應(yīng)多級(jí)孔EU-1沸石中為I型和IV型復(fù)合等溫線。均三甲苯不能進(jìn)入EU-1沸石的微孔孔道，但可以進(jìn)入多級(jí)孔EU-1的中孔，說明中孔的引入有利于提高大分子的可接近性。當(dāng)吸附質(zhì)分子僅吸附在EU-1沸石表面時(shí)，為物理吸附，而進(jìn)入沸石的微孔孔道中后，由于分子受到強(qiáng)烈的擴(kuò)散限制