ZSM-5沸石分子篩的制備及應(yīng)用研究.pdf

1、ZSM-5沸石分子篩由于其具有比較大的比表面積，良好的水熱穩(wěn)定性和孔道內(nèi)表面具有特定的酸性而廣泛應(yīng)用于石油的催化裂化，甲烷催化氧化制備甲醇和催化還原 NO等眾多工業(yè)催化過(guò)程，展示出了非常優(yōu)異的催化性能。然而，ZSM-5由于其本身的特性，也不可或缺地包含著一些需要改進(jìn)的缺點(diǎn)：第一，其孔徑分布相對(duì)較窄，限制了一些較大反應(yīng)分子的擴(kuò)散的傳輸，并且在反應(yīng)過(guò)程中會(huì)引起積碳效應(yīng)，導(dǎo)致催化劑的活性降低，甚至失活。第二，單純的ZSM-5在NH3-SCR消

2、除NO的過(guò)程中表現(xiàn)出NO的轉(zhuǎn)化溫度窗口過(guò)窄，使其不利于實(shí)際應(yīng)用等。因此，基于上述兩個(gè)方面的問(wèn)題，我們?cè)诒菊撐闹袊L試著對(duì) ZSM-5沸石分子篩進(jìn)行了改性，以期最大限度地開(kāi)發(fā)出其優(yōu)異的催化性能。本文主要進(jìn)行了以下三個(gè)方面的工作：
　　1）利用適當(dāng)濃度的NaAlO2-HCl相結(jié)合的處理體系采用兩步法對(duì)ZSM-5沸石分子篩進(jìn)行處理來(lái)對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)孔，發(fā)現(xiàn)該處理方法可以得到含相當(dāng)數(shù)量的介孔的ZSM-5，但基本上不改變ZSM-5的結(jié)晶度和SiO2

3、/Al2O3比，利用微反活性反應(yīng)器對(duì)處理后的分子篩進(jìn)行微反活性測(cè)試，發(fā)現(xiàn)處理后的分子篩比原樣具有更高的微反活性。
　　2）采用金屬雜原子Zn對(duì)ZSM-5進(jìn)行改性來(lái)提高其在NH3-SCR消除NO的過(guò)程中催化活性，我們利用比較廉價(jià)的原料水玻璃為硅源，正丁胺為模板劑等，以氨絡(luò)合的方式在合成體系中加入 Zn源，成功得到了骨架含 Zn的Zn-ZSM-5分子篩，通過(guò)NH3-SCR測(cè)試系統(tǒng)對(duì)其催化性能表征發(fā)現(xiàn)，不含Zn的ZSM-5在300℃~4

4、20℃內(nèi)表現(xiàn)出了NO較高的轉(zhuǎn)化率（高于90％），但隨著溫度的繼續(xù)升高活性迅速下降，而0.73%Zn-ZSM-5和1.77%Zn-ZSM-5在200℃~550℃內(nèi)對(duì)NO的轉(zhuǎn)化率隨著溫度的升高而升高，最終達(dá)到了97%，并在400℃~550℃內(nèi)維持著90%以上的NO轉(zhuǎn)化率，說(shuō)明骨架含Zn-ZSM-5分子篩對(duì)NO的轉(zhuǎn)化不僅具有非常高的反應(yīng)活性，而且能夠在很寬的溫度區(qū)間內(nèi)（350℃~560℃）將NO高轉(zhuǎn)化率（>80%）地消除。此外，在對(duì)骨架不同含

5、量Zn的Zn-ZSM-5分子篩表征的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)隨著 Zn含量的增加，Zn-ZSM-5分子篩的比表面積，形貌等物理化學(xué)性質(zhì)都展現(xiàn)出了規(guī)律性的變化。
　　3）使用乙二胺四乙酸二鈉與銅離子形成的絡(luò)合物作為銅源通過(guò)原位水熱合成法制備得到了不同含量的骨架含Cu的系列Cu-ZSM-5沸石分子篩，通過(guò)XRD和傅里葉變換紅外表征結(jié)果說(shuō)明Cu被成功的引入到了ZSM-5骨架；利用N2吸附-脫附表征發(fā)現(xiàn)，隨著Cu含量的增加，該系列Cu-ZSM-5分子