對沸石分子篩而言,分子篩的孔道、孔徑、孔容和微孔等物理性質(zhì)和酸性影響它的活性.通過調(diào)節(jié)和控制以上物理性質(zhì)能夠提高產(chǎn)物選擇性和收率,降低副產(chǎn)物,從而促進反應(yīng)性能提高活性.我們考察了ZSM-5分子篩的晶粒度和硅鋁比對合成氣羰基化反應(yīng)性能的影響.結(jié)果表明,晶粒度小及具有一定比例的中強酸中心的ZSM-5沸石分子篩對反應(yīng)有利,但晶粒度比較大即1和3μm的ZSM-5沸石分子篩目標(biāo)產(chǎn)物選擇性比較低.納米級的ZSM-5沸石分子篩催化劑在反應(yīng)中表現(xiàn)出較高的活性及較低的副產(chǎn)物選擇性,是適宜的合成氣羰基化反應(yīng)催化劑載體.溫度考察結(jié)果可知,反應(yīng)溫度為300℃時,效果為最佳.其中, 30～50 nm的ZSM-5沸石分子篩催化劑CO轉(zhuǎn)化率為55%,乙酸甲酯和甲酸甲酯選擇性之和為52%,而晶粒度3μm時, CO轉(zhuǎn)化率僅為25%,乙酸甲酯和甲酸甲酯選擇性之和為20%,是30～50 nm沸石分子篩的一半.當(dāng)反應(yīng)繼續(xù)升溫時,副產(chǎn)物的選擇性也隨之增加,是因為所生成的中間產(chǎn)物和甲醇等繼續(xù)進行各種反應(yīng)生成二甲醚、芳烴、烷烴以及裂解生成CO₂等干氣. 

【文章來源】：分子催化. 2020,34(02)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

ZSM-5沸石分子篩合成示意圖

圖2為反應(yīng)裝置圖, 催化劑的評價是在微型固定床反應(yīng)裝置中進行, 它是自建的且可連續(xù)進樣. 首先將制得的催化劑粉末壓片、 粉碎、 篩分, 取粒度為0.450～0.280 mm的催化劑1 g裝入20 cm ×Φ6 mm的直通反應(yīng)管; 反應(yīng)溫度為100～350 ℃、 反應(yīng)壓力為常壓; 以純一氧化碳(99%)和純氫氣為進料, 且二者的摩爾比為1∶1, 原料及羰基化反應(yīng)產(chǎn)物有甲酸甲酯、 乙酸甲酯, 二甲醚, 甲醇等, 產(chǎn)物采用GC7890T型氣相色譜儀(2HD2008型50 m×Φ0.20 mm×0.5 μm毛細管柱, FID檢測器和GC檢測器)進行分析. 分別用CO轉(zhuǎn)化率和乙酸甲酯選擇性表示催化劑的活性和選擇性. 用質(zhì)量流量計來控制一氧化碳和氫氣的進氣量.反應(yīng)進行時, 一氧化碳和氫氣按照計量分別通過質(zhì)量流量計進入反應(yīng)前混合器進行混合、 預(yù)熱后再進入反應(yīng)器進行反應(yīng). 最后用色譜檢測器對反應(yīng)后的物質(zhì)進行在線分析和檢測.

選擇了4種不同晶粒尺寸的ZSM-5沸石分子篩作為研究對象, 研究對象的透射電鏡和掃描電鏡照片見圖3. 由圖可見, 沸石分子篩樣品晶粒為立方體, 結(jié)晶性良好, 平均晶粒尺寸約為30～50以及300 nm, 1和3 μm.由圖可見, 圖(a)和(b)為納米晶粒樣品, 因為有較大的表面吉布斯自由能, 因此呈現(xiàn)不規(guī)則團聚狀, 微米級樣品圖(c)和(d)則分散較好、 形狀規(guī)則、 顆粒均勻基本上是單晶狀態(tài).

【參考文獻】：
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博士論文
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本文編號：3270421