分子篩是結(jié)晶的硅鋁酸鹽材料,由于具有良好的水熱穩(wěn)定性、強(qiáng)酸性、擇形性和有序的微孔結(jié)構(gòu),在與多相催化、吸附和分離等相關(guān)的許多現(xiàn)代工業(yè)過程中得到了廣泛應(yīng)用。其中,具有三維十二元環(huán)孔道結(jié)構(gòu)的Beta（*BEA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）和二維十元環(huán)交叉孔道的ZSM-5（MFI拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）分子篩是兩種重要的工業(yè)催化劑,它們被廣泛應(yīng)用于加氫裂化、異構(gòu)化和芳構(gòu)化等石油化工過程中。但傳統(tǒng)的微孔分子篩（孔徑<2 nm）會導(dǎo)致反應(yīng)物/產(chǎn)物分子擴(kuò)散受限,從而帶來許多問題,例如:反應(yīng)速率降低、反應(yīng)活性位點失活,特別是涉及大分子的反應(yīng)。多級孔分子篩是同時具有微孔、介孔、大孔至少兩種孔徑的多孔材料,極大地降低了傳質(zhì)擴(kuò)散阻力、減小積碳生成速率和促進(jìn)大分子接近活性位點,同時保持傳統(tǒng)微孔分子篩的酸度和結(jié)晶度,在涉及大分子催化反應(yīng)領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。而某些特殊形貌結(jié)構(gòu)（如中空結(jié)構(gòu)、片層）的多級孔分子篩更因為其獨特的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢,具有更好的吸附、催化、電子傳導(dǎo)等性能。普通多級孔分子篩晶體中的催化反應(yīng),由于晶體內(nèi)部存在擴(kuò)散限制,一定程度上降低了催化劑的利用率。中空結(jié)構(gòu)的多級孔分子篩具有大內(nèi)腔空間和較薄的中/微雙孔壁可以顯著促進(jìn)反應(yīng)物和產(chǎn)... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

國際分子篩協(xié)會收錄的245種分子篩拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（該圖來源于國際分子篩協(xié)會網(wǎng)站）

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文4下進(jìn)行，然而這些催化劑帶來了一些問題，如腐蝕、高污染、催化劑難以分離和回收。而Beta分子篩具有優(yōu)異的烷基化反應(yīng)活性，且易于回收[6]。圖1-2Beta分子篩沿不同晶向孔道結(jié)構(gòu)示意圖(a)[010],(b)[100]and(c)[001][14]Fig.1-2StereographicdrawingsandperspectivesviewsofzeoliteBetaviewedalongaxis(a)[010],(b)[100]and(c)[001]（2）異構(gòu)化反應(yīng)：Beta分子篩在正構(gòu)烷烴和葡萄糖異構(gòu)化反應(yīng)中表現(xiàn)出了優(yōu)異的催化性能。汽油中的辛烷值越高，抗暴性能越高，提高汽油中辛烷值的方法是增加汽油中支鏈烷烴的含量、減小直鏈烷烴的含量，通過異構(gòu)化反應(yīng)可將直鏈烷烴異構(gòu)化為支鏈烷烴。正構(gòu)烷烴異構(gòu)化常用的催化劑有絲光沸石和Y沸石，除此之外Beta分子篩也顯示出優(yōu)異的催化性能[17]。Davis等人[5]合成了具有Lewis酸中心的疏水性Sn-Beta和Ti-Beta分子篩用于葡萄糖的異構(gòu)化，結(jié)果表明分子篩基的金屬催化劑和金屬酶具有相同催化效果。但分子篩催化劑非常穩(wěn)定，可以在無法使用酶的加工條件下作為催化劑，如低PH和高溫條件下。之后，他們也證明Sn-Beta分子篩也可用于其他單糖（如半乳糖、戊糖和三糖）的異構(gòu)化[20-22]。（3）生物質(zhì)轉(zhuǎn)化反應(yīng)：為了響應(yīng)全球綠色化學(xué)發(fā)展的號召，各個領(lǐng)域?qū)沙掷m(xù)能源的需求日益增加，促使學(xué)術(shù)界和工業(yè)界尋找替代傳統(tǒng)化石能源的材料。由于生物質(zhì)分布廣泛，具有可再生性，低污染性，可以轉(zhuǎn)化為附加值更高的化學(xué)品和燃料，引起了許多科學(xué)家的關(guān)注。分子篩催化劑在許多生物質(zhì)轉(zhuǎn)化途徑中起著重要的作用，如生物質(zhì)轉(zhuǎn)

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文6（3）甲醇轉(zhuǎn)化為碳?xì)浠衔铮弘S著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對能源需求量日益增加，甲醇制碳?xì)浠衔铮ㄆ�、輕質(zhì)烯烴）是重要的化工過程。甲醇可以由煤炭、天然氣或生物質(zhì)生產(chǎn)。MobilOil公司首次使用ZSM-5分子篩將甲醇轉(zhuǎn)化為汽油。Bjrgen等人[7]和Lietz等人[30]將通過脫硅獲得的多級孔ZSM-5用于甲醇制汽油，兩項研究均表明，與傳統(tǒng)的微孔ZSM-5分子篩相比，多級孔ZSM-5分子篩具有更長的使用壽命。Bjrgen等人計算表明催化劑的壽命（以總轉(zhuǎn)化能力來量化）增加了3.3倍，產(chǎn)物的選擇性也大大改變了。通過控制骨架Al含量可以調(diào)節(jié)催化劑的活性、選擇性以及穩(wěn)定性。ZSM-5分子篩也可用做甲醇制烯烴反應(yīng)的催化劑，Mei等人[31]發(fā)現(xiàn)在微孔ZSM-5分子篩中引入介孔，可以顯著提高丙烯/乙烯比以及丙烯的選擇性。（4）NH3-SCR：燃煤電廠和工業(yè)鍋爐釋放的氮氧化物被認(rèn)為是主要的大氣污染物之一，它對人類健康和生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重威脅，例如降低血液的氧結(jié)合能力、導(dǎo)致淋巴樣增生、肺癌、酸雨、光化學(xué)煙霧、臭氧層破壞等等。因此，控制和減少毒物NOx的排放是迫在眉睫的。在過去的幾十年中，相關(guān)部門制定了嚴(yán)格的法規(guī)，研究人員也開發(fā)了許多策略來治理NOx。其中，氨選擇性催化還原NOx(NH3-SCR)被認(rèn)為是治理NOx排放最有前途的技術(shù)之一。過渡金屬(Cu、Fe)交換的沸石基催化劑，特別是Cu-SSZ-13和Fe-ZSM-5，具有高的NH3-SCR催化活性，高的熱耐受性、環(huán)境友好以及低成本，引起了廣泛的關(guān)注[32,33]。圖1-3ZSM-5分子篩孔道結(jié)構(gòu)示意圖[34]Fig.1-3ThechannelstructureinZSM-51.3微孔分子篩材料的局限性和解決方法1.3.1微孔分子篩材料的局限性

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Effect of preparation methods on the performance of CuFe-SSZ-13 catalysts for selective catalytic reduction of NOx with NH3[J]. Yijiao Wang,Lijuan Xie,Fudong Liu,Wenquan Ruan.  Journal of Environmental Sciences. 2019(07)
[2]TEOS-化學(xué)液相沉積法改性ZSM-5催化劑上的高選擇性甲苯擇形歧化反應(yīng)（英文）[J]. 騰暉,王軍,任曉乾,陳德民.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2011(02)



本文編號：3102082