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负载Pt-A微孔/介孔核壳分子筛的合成、表征及催化性能评价

作　者: 李守高
导　师: 李福祥
学　校: 太原理工大学
专　业: 化学工程
关键词: 核壳分子筛 Pt-A分子筛 介孔SiO2 催化性能
分类号: TQ426
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


微介孔分子筛的合成极大地促进了其在石油化工、精细化工和生物化工等重要领域的广泛应用,然而由于在介孔中生长微孔或者是在微孔中生长介孔,微孔较小的孔径限制了一些分子的扩散和物质的流动,因此使得微介孔材料在具体的催化应用中还是受到了很大的限制。具有特殊结构的核壳型分子筛的成功合成,不仅弥补了微介孔复合分子筛的不足,而且也扩大了分子筛的应用范围。该类新型的分子筛由于其具有独特的双重孔道结构、规整的孔径梯度分布和酸性可调的性能优势,从而在催化行业具有很好的发展前景。具有核壳结构的核壳材料不仅能够提供不同类型的催化活性中心,而且其本身也可作为众多贵金属催化剂的载体。负载贵金属催化剂是一类非常重要的加氢脱硫、脱芳催化剂,与传统的CoMo、NiMo等催化剂相比具有更高的加氢催化活性。因此,负载贵金属材料的研究引起了国内外研究学者的广泛关注,尤其是以具有核壳结构的核壳分子筛为载体的材料颇具重要的研究价值。然而关于该方面的研究报道很少,因此本论文基于以上的研究背景着重从以下几个方面进行研究探讨：(1)在一种极度稀释的醇水体系中,按照纳米自主装法合成以传统NaA型分子筛为核相,介孔Si02为壳层的核壳分子筛NaA@Mesosilica。(2)按照同样的合成方法,合成以Pt-A分子筛为核相,介孔Si02为壳层的核壳分子筛Pt-A@Mesosilica。(3)将合成的核壳分子筛Pt-A@Mesosilica作为催化剂,用来催化苯加氢制环己烷,同时考察其催化性能。通过XRD、N2吸附-脱附、SEM、TEM等表征手段对合成样品NaA@Mesosilica和Pt-A@Mesosilica进行分析表征。所得结论如下：1.通过动态水热晶化法合成了将贵金属Pt封装在NaA型分子筛的孔道中的Pt-A分子筛,通过扫描电镜(SEM)表征发现Pt不仅能够影响NaA型分子筛的形态,使其由原来表面光滑的立方晶型变为粗糙无规则晶型,而且Pt的加入能够促使NaA型分子筛纳米化,使其粒径由原来的1μm变为200nm左右。2.在一种极度稀释的醇水体系中,通过纳米自主装法成功的合成了以NaA分子筛为核相,介孔Si02为壳层的具有明显核壳结构的核壳分子筛NaA@Mesosilica。XRD分析表明,随着加入硅量的增加,核相NaA分子筛表面生长的壳层在逐渐的增厚；SEM表征结果表明,合成样品的形貌与核相NaA分子筛相似,说明在壳层生长过程中核相的结构没有被破坏；通过TEM表征发现,合成样品具有明显的核壳结构,并且介孔物质沿着核相表面均匀生长。当m(TEOS)/m(NaA)为1.2时,壳层厚度大约为30nm,并且高倍放大以后可以看到,壳层介孔Si02是沿着核相表面垂直生长。3.按照类似的合成方法,合成了以Pt-A微孔分子筛为核相,介孔Si02为壳层的具有明显核壳结构的核壳分子筛Pt-A@Mesosilica。大角度XRD表征发现,通过控制TEOS的加入量,能够调节介孔壳层的厚度,小角度XRD表征发现弱碱调节下的pH比强碱调节下的pH合成的介孔壳层较规整；N2吸附-脱附等温线为典型的IV型,并且具有明显的滞后环,表明合成的壳层为介孔结构,并且孔径集中分布在2nm左右,与小角度XRD表征的结果相一致；TEM表征发现,合成的核壳分子筛Pt-A@Mesosilica具有明显的核壳结构,并且壳层厚度约为80nm。4.研究发现,合成的Pt-A@Mesosilica对苯催化加氢制备环己烷不具有催化效果,然而铝源的加入改变了介孔壳层的酸性和总酸量,使得其对苯催化加氢制备环己烷具有催化效果,当n(SiO2)/n(Al2O3)为2时,苯转化为环己烷的转化率为16.6%。

全文目录


摘要  3-6
ABSTRACT  6-13
第一章 文献综述  13-29
  1.1 前言  13
  1.2 沸石分子筛的概述  13-15
  1.3 NaA型分子筛的简介  15-17
    1.3.1 NaA型分子筛的结构  15-16
    1.3.2 NaA型分子筛的性能  16-17
  1.4 负载贵金属NaA型分子筛的研究进展  17-18
  1.5 介孔分子筛的研究进展  18-19
  1.6 核壳分子筛的简介  19-24
    1.6.1 核壳分子筛的结构  19-20
    1.6.2 核壳分子筛的分类  20
    1.6.3 核壳分子筛的合成  20-23
    1.6.4 微孔/微孔核壳分子筛  23
    1.6.5 微孔/介孔核壳分子筛  23
    1.6.6 壳层为介孔SiO_2核壳分子筛的研究进展  23-24
  1.7 氢溢流研究进展  24-25
  1.8 芳烃加氢裂化反应  25-26
  1.9 选题的目的和意义  26-29
第二章 实验部分  29-35
  2.1 主要原料和试剂  29
  2.2 实验仪器  29-30
  2.3 分子筛的表征方法  30-35
    2.3.1 XRD表征  30-31
    2.3.2 N_2氮吸附-脱附表征  31-32
    2.3.3 扫描电子显微镜(SEM)表征  32
    2.3.4 透射电子显微镜(TEM)表征  32-33
    2.3.5 氨气程序升温脱附(NH_3-TPD)表征  33
    2.3.6 气相色谱表征  33-35
第三章 核壳分子筛NaA@Mesosilica的合成与表征  35-57
  3.1 引言  35-36
  3.2 NaA型分子筛的合成与表征  36-37
    3.2.1 NaA型分子筛的实验方法  36
    3.2.2 NaA型分子筛的XRD表征  36
    3.2.3 NaA型分子筛的SEM表征  36-37
  3.3 核壳分子筛NaA@Mesosilica的合成  37-38
    3.3.1 合成路线图  37
    3.3.2 实验方法  37-38
  3.4 核壳分子筛NaA@Mesosilica的XRD的表征  38-47
    3.4.1 加入不同TEOS量的影响  38-39
    3.4.2 加入不同乙醇量的影响  39-41
    3.4.3 加入不同CTAB量的影响  41-42
    3.4.4 不同晶化时间的影响  42-43
    3.4.5 不同晶化温度影响  43-45
    3.4.6 不同pH的影响  45-46
    3.4.7 不同加料顺序的影响  46-47
  3.5 核壳分子筛NaA@Mesosilica的N_2吸附-脱附表征  47-51
    3.5.1 加入不同TEOS量的影响  47-49
    3.5.2 加入不同CTAB量的影响  49-51
  3.6 核壳分子筛NaA@Mesosilica的SEM表征  51-53
    3.6.1 加入不同TEOS量合成核壳分子筛NaA@Mesosilica的SEM表征  51-52
    3.6.2 加入不同CTAB量合成核壳分子筛NaA@Mesosilica的SEM表征  52-53
  3.7 核壳分子筛NaA@Mesosilica的TEM表征  53-54
  3.8 本章小结  54-57
第四章 核壳分子筛Pt-A@Mesosilica的合成表征及催化性能评价  57-79
  4.1 引言  57-58
  4.2 核壳分子筛Pt-A@Mesosilica的制备  58-59
    4.2.1 核壳分子筛Pt-A@Mesosilica的合成路线图  58
    4.2.2 核壳分子筛Pt-A@Mesosilica的合成方法  58-59
  4.3 核壳分子筛Pt-A@Mesosilica的XRD表征  59-65
    4.3.1 加入不同TEOS量的影响  59-61
    4.3.2 加入不同CTAB量的影响  61-62
    4.3.3 用不同碱调节体系pH值的影响  62-63
    4.3.4 不同晶化时间的影响  63-64
    4.3.5 不同硅铝比的影响  64-65
  4.4 核壳分子筛Pt-A@Mesosilica的N_2吸附-脱附表征  65-70
    4.4.1 加入不同TEOS量的影响  65-67
    4.4.2 加入不同Al_2(SO_4)_3量的影响  67-69
    4.4.3 加入不同CaCl_2量的影响  69-70
  4.5 核壳分子筛Pt-A@Mesosilica的SEM分析  70-71
  4.6 核壳分子筛Pt-A@Mesosilica的TEM分析  71-72
  4.7 核壳分子筛Pt-A@Mesosilica的NH_3-TPD分析  72-73
  4.8 核壳分子筛Pt-A@Mesosilica的催化性能的测试  73-76
    4.8.1 催化苯加氢制环己烷的实验装置  73
    4.8.2 催化苯加氢制环己烷的实验方法  73-74
    4.8.3 催化反应后产物的分析  74-76
  4.9 本章小结  76-79
第五章 总结与展望  79-81
  5.1 总结  79-80
  5.2 展望  80-81
参考文献  81-89
致谢  89-91
攻读硕士期间发表的学术论文  91

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 试剂与纯化学品的生产 > 催化剂（触媒）
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