学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示
Ti、Sn和K改性的MCM-41中孔分子筛的合成、表征及其催化聚烯烃裂解反应研究
作 者: 谢芳菲
导 师: 刘福胜
学 校: 青岛科技大学
专 业: 工业催化
关键词: 中孔分子筛 表征 聚烯烃 催化裂解
分类号: TQ203
类 型: 硕士论文
年 份: 2007年
下 载: 175次
引 用: 1次
阅 读: 论文下载
内容摘要
本文采用水热合成法,合成出一系列金属(Ti、Sn)掺杂及强酸基团(如SO42-、ZrO2等)、强碱基团(如K2O)改性的MCM-41中孔分子筛催化剂,并将其首次应用于聚烯烃的催化裂解反应。采用X射线粉末衍射(XRD)、N2吸附-脱附、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外可见光谱(UV-VIS)、氨吸附-脱附(NH3-TPD)技术对其进行了表征。结果表明:所合成的催化剂具有中孔分子筛的特征结构,较好的长程有序性和结晶度;强酸、强碱基团已存在于中孔分子筛上,从而产生酸、碱催化活性中心。本研究以高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS)的裂解反应为模型反应,以制取液体燃料和单体为目标,对各种改性中孔分子筛的催化裂解性能进行评价,结合催化剂表征的结果,研究各种改性中孔分子筛的结构及酸、碱强度与催化性能之间的关系。实验结果表明:对于HDPE和LDPE的催化裂解反应,催化剂的酸性强弱是影响催化活性的主要因素;对于PP,催化剂的孔结构是影响催化活性的主要因素;而对于PS裂解制取苯乙烯单体,催化剂的碱性强弱则是影响催化活性的主要因素。以催化效果较好的改性中孔分子筛作为催化剂,详细考察了n(Si):n(M)(M=Ti、Sn)、负载量、催化剂用量、反应温度以及反应时间等因素对模型反应结果的影响,获得了较佳的反应条件。对于LDPE的催化裂解反应,SO42-/Sn-MCM-41(n(Si):n(Sn)=50)具有较好的催化性能,在较佳的反应条件下:反应温度440℃、m(SO42-/Sn-MCM-41)/m(LDPE)=2%、反应时间50min,LDPE的转化率为83.0%,其中液体产物的收率为73.7%;对于HDPE的催化裂解反应,ZrO2/Ti-MCM-41(n(Si):n(Ti)=40)具有较好的催化性能,在较佳的反应条件下:反应温度440℃、m(ZrO2/Ti-MCM-41)/m(HDPE)=3%、反应时间50min,HDPE的转化率可达73.6%,其中液体产物的收率为63.7%;对于PP的催化裂解反应,ZrO2负载量为18%(质量分数)的18%ZrO2/Ti-MCM-41(n(Si):n(Ti)=40)表现出较好的催化活性,在较佳的反应条件下:反应温度400℃、m(18%ZrO2/Ti-MCM-41)/m(PP)=2%、反应时间30min,PP的转化率为91.2%,其中液体产物的收率为83.6%;对于PS的催化裂解反应,K2O负载量为9%(质量分数)的9%K2O/MCM-41催化活性较好,在较佳的反应条件下:反应温度400℃、m(9%K2O/MCM-41)/m(PS)=2%、反应时间30min,PS的转化率和液体产物的收率分别可达90.5%和85.7%,苯乙烯单体的收率可达69.0%。有关上述催化剂在聚烯烃裂解反应中的应用研究未见文献报道。
|
全文目录
摘要 3-5 Abstract 5-10 1 文献综述 10-21 1.1 引言 10 1.2 中孔分子筛的研究进展 10-15 1.2.1 中孔分子筛的表征 10-13 1.2.1.1 X射线粉末衍射(XRD) 10-11 1.2.1.2 低温气体吸附法 11-12 1.2.1.3 红外光谱(FT-IR)和紫外-可见光谱(UV-VIS) 12 1.2.1.4 吸附吡啶红外光谱和程序升温脱附氨(NH_3-TPD) 12-13 1.2.2 中孔分子筛的改性 13-14 1.2.3 中孔分子筛的催化性能 14-15 1.2.3.1 中孔分子筛的酸催化性能 14 1.2.3.2 中孔分子筛的碱催化性能 14-15 1.3 聚烯烃废塑料裂解技术研究进展 15-17 1.3.1 热裂解研究 15-16 1.3.2 催化裂解研究 16-17 1.3.2.1 催化裂解方法 16-17 1.3.2.2 催化裂解机理 17 1.4 聚烯烃裂解催化剂研究进展 17-19 1.5 选题依据和研究思路 19-21 2 实验部分 21-25 2.1 试剂与原料 21-22 2.2 中孔分子筛的制备方法 22-23 2.2.1 中孔分子筛Ti-MCM-41的制备 22 2.2.2 SO_4~(2-)/Ti-MCM-41的制备 22 2.2.3 BO_3~(3-)/Ti-MCM-41的制备 22 2.2.4 ZrO_2/Ti-MCM-41的制备 22 2.2.5 中孔分子筛Sn-MCM-41的制备 22-23 2.2.6 SO_4~(2-)/Sn-MCM-41的制备 23 2.2.7 BO_3~(3-)/Sn-MCM-41的制备 23 2.2.8 ZrO_2/Sn-MCM-41的制备 23 2.2.9 纯硅MCM-41的制备 23 2.2.10 K_2O/MCM-41的制备 23 2.3 聚烯烃催化裂解反应 23-24 2.4 仪器及测试条件 24-25 3 结果与讨论 25-68 3.1 改性MCM-41中孔分子筛的表征 25-40 3.1.1 Ti-MCM-41系列中孔分子筛的表征 25-31 3.1.1.1 XRD研究 25-27 3.1.1.2 ZrO_2/Ti-MCM-41的红外谱图 27-28 3.1.1.3 Ti-MCM-41的UV-VIS谱图 28 3.1.1.4 Ti-MCM-41系列中孔分子筛的N_2吸附-脱附等温线 28-30 3.1.1.5 ZrO_2/Ti-MCM-41的NH_3-TPD谱图 30-31 3.1.2 Sn-MCM-41系列中孔分子筛的表征 31-36 3.1.2.1 XRD研究 31-32 3.1.2.2 Sn-MCM-41的UV-VIS谱图 32-33 3.1.2.3 Sn-MCM-41和SO_4~(2-)/Sn-MCM-41的红外谱图 33-34 3.1.2.4 Sn-MCM-41系列中孔分子筛的N_2吸附-脱附等温线 34-36 3.1.2.5 Sn-MCM-41和SO_4~(2-)/Sn-MCM-41的NH_3-TPD谱图 36 3.1.3 K_2O/MCM-41系列中孔分子筛的表征 36-40 3.1.3.1 K_2O/MCM-41的红外谱图 36-37 3.1.3.2 XRD研究 37-38 3.1.3.3 Si-MCM-41和K_2O/MCM-41中孔分子筛的N_2吸附-脱附等温线 38-40 3.2 改性MCM-41催化低密度聚乙烯裂解反应研究 40-46 3.2.1 Sn-MCM-41系列分子筛催化低密度聚乙烯裂解反应 40-45 3.2.1.1 硅锡比对Sn-MCM-41催化裂解LDPE的影响 40 3.2.1.2 负载不同的酸性基团对Sn-MCM-41催化裂解LDPE的影响 40-41 3.2.1.3 反应温度对SO_4~(2-)/Sn-MCM-41催化裂解LDPE的影响 41-42 3.2.1.4 催化剂用量对SO_4~(2-)/Sn-MCM-41催化裂解LDPE的影响 42-43 3.2.1.5 反应时间对LDPE裂解液体产物收率的影响 43-44 3.2.1.6 LDPE在不同的催化剂上裂解反应结果的比较 44-45 3.2.2 Ti-MCM-41系列分子筛催化低密度聚乙烯裂解反应 45-46 3.2.2.1 硅钛比对Ti-MCM-41催化裂解LDPE的影响 45 3.2.2.2 负载不同的酸性基团对Ti-MCM-41催化裂解LDPE的影响 45-46 3.3 改性MCM-41催化高密度聚乙烯裂解反应研究 46-53 3.3.1 Ti-MCM-41系列分子筛催化高密度聚乙烯裂解反应 46-51 3.3.1.1 硅钛比对Ti-MCM-41催化裂解HDPE的影响 46-47 3.3.1.2 负载不同的酸性基团对Ti-MCM-41催化裂解HDPE的影响 47-48 3.3.1.3 反应温度对ZrO_2/Ti-MCM-41催化裂解HDPE的影响 48-49 3.3.1.4 催化剂用量对ZrO_2/Ti-MCM-41催化裂解HDPE的影响 49-50 3.3.1.5 反应时间对HDPE裂解液体产物收率的影响 50-51 3.3.1.6 HDPE在不同的催化剂上裂解反应结果的比较 51 3.3.2 Sn-MCM-41系列分子筛催化高密度聚乙烯裂解反应 51-53 3.3.2.1 硅锡比对Sn-MCM-41催化裂解HDPE的影响 51-52 3.3.2.2 负载不同的酸性基团对Sn-MCM-41催化裂解HDPE的影响 52-53 3.4 改性MCM-41催化聚丙烯裂解反应研究 53-62 3.4.1 Ti-MCM-41系列分子筛催化聚丙烯裂解反应 53-60 3.4.1.1 硅钛比对Ti-MCM-41催化裂解PP的影响 53-54 3.4.1.2 负载不同的酸性基团对Ti-MCM-41催化裂解PP的影响 54-55 3.4.1.3 ZrO_2负载量对ZrO_2/Ti-MCM-41催化裂解PP的影响 55-56 3.4.1.4 反应温度对ZrO_2/Ti-MCM-41催化裂解PP的影响 56 3.4.1.5 催化剂用量对ZrO_2/Ti-MCM-41催化裂解PP的影响 56-57 3.4.1.6 反应时间对PP裂解液体产物收率的影响 57-58 3.4.1.7 PP在不同的催化剂上裂解反应结果的比较 58-59 3.4.1.8 PP催化裂解产物的碳数分布 59-60 3.4.2 Sn-MCM-41系列分子筛催化聚丙烯裂解反应 60-62 3.4.2.1 硅锡比对Sn-MCM-41催化裂解PP的影响 60-61 3.4.2.2 负载不同的酸性基团对Sn-MCM-41催化裂解PP的影响 61-62 3.4.2.3 反应温度对ZrO_2/Sn-MCM-41催化裂解PP的影响 62 3.5 改性MCM-41催化聚苯乙烯裂解反应研究 62-68 3.5.1 焙烧温度对K_2O/MCM-41催化裂解PS的影响 62-63 3.5.2 K_2O负载量对K_2O/MCM-41催化裂解PS的影响 63-64 3.5.3 反应温度对K_2O/MCM-41催化裂解PS的影响 64-65 3.5.4 催化剂用量对K_2O/MCM-41催化裂解PS的影响 65 3.5.5 PS在不同的催化剂上裂解反应结果的比较 65-68 4 结论 68-70 参考文献 70-76 致谢 76-77 攻读学位期间发表的学术论文目录 77-78
|
相似论文
- 新课程下中小学数学教学衔接与问题表征的研究,G633.6
- Fe,V共掺杂TiO2催化剂的合成、表征及其性能研究,O614.411
- 污染场地健康与生态风险评价研究,X820.4
- 刺激表述方式和分布特征对类别表征的影响,B842.3
- 异族效应的脑机制:一项ERP研究,B842.1
- 情绪对视觉工作记忆表征稳定性的影响,B842.3
- 白眉蝮蛇蛇毒L-氨基酸氧化酶的表征,Q55
- 红曲色素的制备、分离及黄色素结构表征,TS264.4
- 中英双语者英文书面字词识别的心理表征与激活进程的研究,B84
- 分子印迹聚合物微球的制备及特性评价,O631.3
- 配合物二碘三烯丙基硫脲合镉的合成与性质表征,O627
- 1,4-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯型希夫碱酰亚胺共聚物的合成与表征,O631.3
- 新型水性白板笔墨水的研制,TS951.23
- 四核与单核1,3,5-三氮杂戊二烯金属化合物的合成与表征,O627
- 心智游移频率特征研究:问卷开发,B841
- 室温自交联ABS的结构与性能研究,TQ325.2
- 棉袜的溶胶凝胶防臭整理及防臭效果表征方法确立,TS195.583
- 钛合金/聚氨酯涂层的构建及生物相容性研究,R318.08
- 移动机械臂跟踪控制与运动规划研究,TP242
- 功能性聚芳酰胺和聚酰亚胺的制备及其结构性能的研究,TB34
- 固体碱催化剂的制备及其催化合成异佛尔酮的反应性能研究,TQ224.2
中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 基本有机化学工业 > 一般性问题 > 化学反应过程
© 2012 www.xueweilunwen.com
|