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微细NaY分子筛的合成及粒度分布控制的研究

作　者: 贺鹏
导　师: 谭涓
学　校: 大连理工大学
专　业: 工业催化
关键词: 微细NaY 晶种胶紫外-拉曼光谱陈化时间粒度分布
分类号: O643.36
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

微细Y分子筛由于具有表面原子比例大,催化活性中心数目多,较高的晶内扩散速率等特点,在提高转化大分子能力、减少产物的二次裂化及降低催化剂结焦等方面,表现出比常规晶粒尺寸Y分子筛更为优越的性能,在FCC方面有广阔的应用前景。但是,目前由于对微细Y分子筛的结晶机理了解的不完全,缺乏对结晶过程的有效控制,产物依然存在粒径较大,粒度分布宽,结晶度和硅铝比低等问题。本文采用晶种胶法合成NaY分子筛,利用X射线衍射和紫外-拉曼分析方法跟踪研究了晶种胶的陈化过程和反应凝胶的晶化过程。研究结果表明,晶种胶在室温陈化过程中出现NaY分子筛的四元环结构单元,但没有六元环出现,即陈化程中没有形成具有β笼结构特征的NaY沸石晶核;反应凝胶体系晶化2 h,固相虽然仍为无定形物,但其结构中已出现NaY分子筛的四元环结构单元;晶化4 h,开始生成NaY型分子筛晶相,固相的紫外—拉曼谱图中出现NaY分子筛特征的双六元环峰,而在整个晶化过程中液相中始终未检测到六元环的生成。对比研究了无晶种胶合成体系中固相的XRD及紫外拉曼谱峰的变化,在20 h内,凝胶体系始终未晶化。说明在晶种胶在陈化过程中虽然没有生成晶核,但是NaY分子筛的四元环结构单元起到了诱发成核的作用;晶核在固相中生成,在该合成条件下,NaY分子筛的晶化过程遵循固相成核机理。在晶种胶法水热合成NaY分子筛的合成体系中添加非离子表面活性剂——吐温20,合成了微细NaY分子筛。实验结果表明,在NaY分子筛的水热合成体系中加入少量吐温20,可以明显降低产品的粒度,但是随着分子筛粒度的下降,其粒度分布变宽。这是由于吐温20的水溶性较差,在水中分散不好,不能充分发挥其作用。选择醇类溶剂为辅助添加剂,可以增大吐温20在水中的溶解度。本文考察了醇的种类、浓度及吐温—醇比对产物粒度和粒度分布的影响。研究结果表明,乙醇对吐温20的增溶效果较好,在一定配比条件下,可以有效控制微细NaY分子筛产物的粒度大小及分布。在n_Tween20/n_Al2O3=0.004,w_Tween20/w_ROH=25.0条件下可以得到平均粒径大小为330 nm,粒度分布区间为300—380 nm的微细NaY分子筛。以二异丙苯的裂化反应考察不同晶粒大小NaY分子筛的催化裂性能。研究发现,粒径的降低对提高催化裂化性能是有利的,但随着粒径的降低分子筛骨架结构的稳定性下降。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
引言  9-11
1 文献综述  11-29
  1.1 微细分子筛的性质和应用  11-17
    1.1.1 微细分子筛的性质  12-14
    1.1.2 微细分子筛的应用  14-17
  1.2 微细分子筛研究的意义  17-18
    1.2.1 理论方面  17
    1.2.2 应用方面  17-18
  1.3 微细分子筛的合成  18-25
    1.3.1 分子筛晶化与生长机理  18-19
    1.3.2 小晶粒分子筛的合成方法  19-22
    1.3.3 微细Y分子筛的合成  22-25
  1.4 紫外—拉曼光谱在催化研究中的应用  25-27
    1.4.1 有机物在无机氧化物担体上的分散研究  26
    1.4.2 分子筛合成过程的研究  26-27
    1.4.3 担载型过渡金属氧化物催化剂的研究  27
  1.5 论文的主要内容和目的  27-29
2 实验方法  29-33
  2.1 实验原料与仪器设备  29
    2.1.1 原料与试剂  29
    2.1.2 仪器与设备  29
  2.2 分子筛的制备  29-30
    2.2.1 晶种胶的配置  29
    2.2.2 反应硅铝凝胶的配置  29-30
    2.2.3 晶化过程  30
  2.3 仪器与表征  30-31
    2.3.1 紫外拉曼光谱测试  30
    2.3.2 X射线衍射测试  30
    2.3.3 产品平均粒度及分布  30
    2.3.4 样品的扫描电镜表征  30-31
  2.4 NaY分子筛催化性能评价  31-33
    2.4.1 催化性能评价装置  31
    2.4.2 催化反应分析装置  31-32
    2.4.3 催化剂评价指标  32-33
3 NaY沸石晶化过程和机理的研究  33-45
  3.1 引言  33-34
  3.2 NaY分子筛的合成及其紫外拉曼光谱研究  34-35
  3.3 晶种胶陈化过程的紫外-拉曼研究  35-38
  3.4 NaY分子筛晶化过程的研究  38-44
  3.5 小结  44-45
4 微细NaY分子筛粒度大小及分布的控制  45-54
  4.1 引言  45
  4.2 添加吐温20对NaY分子筛粒度及粒度分布的影响  45-48
  4.3 醇类溶剂对吐温20的增溶作用及对NaY分子筛粒度和分布的影响  48-49
  4.4 乙醇对NaY分子筛粒度和分布的影响  49-51
  4.5 不同吐温20和乙醇配比对NaY分子筛粒径及分布的影响  51-54
5 微细Y分子筛的性能研究  54-58
  5.1 引言  54
  5.2 不同晶粒大小的Y分子筛结构稳定性的研究  54-56
  5.3 不同晶粒HY分子筛催化裂化性能的研究  56-57
  5.4 小结  57-58
结论  58-59
参考文献  59-65
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  65-66
致谢  66-67

微细NaY分子筛的合成及粒度分布控制的研究

内容摘要

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