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毕业论文网 > 文献综述 > 化学化工与生命科学类 > 化学工程与工艺 > 正文

含Sn丝光沸石的制备及其在甲苯与叔丁醇烷基化反应中的催化性能研究文献综述

 2020-05-19 09:05  

丝光沸石(MOR)分为天然和合成两种。1864年,How首次命名天然丝光沸石。[1]1948年,Barrer等用碳酸钠混合硅酸凝胶与铝酸钠水溶液在265~295℃下用水热法首次合成丝光沸石。[2]丝光沸石具有优良的耐热性、耐酸性和抗水汽性能。工业上广泛用作气体或液体混合物分离的吸附剂及石油化工与精细化工催化剂。[3]

丝光沸石的合成通常采用水热法,2006年,周志伟等[4]采用NH4 交换的方法制备一系列沸石催化剂(丝光沸石,β沸石,ZSM沸石)并对样品进行晶体结构,酸性质及酸量的表征,得到了催化剂的活性顺序为:Hβ>USY>HM,叔丁基甲苯的选择性顺序为:USY>HM>Hβ,对叔丁基甲苯的选择性顺序为:HM>Hβ>USY。2009年周志伟等[5] 采用NaOH和NaA1O2溶液相结合的处理方法对Hβ沸石进行脱硅补铝处理,制备了一系列不同硅/铝比的Hβ沸石催化剂。采用ICP、XRD、NH3-TPD、FT-IR和A1MASNMR等手段,对几种补铝Hβ沸石催化剂的物化性质进行了表征,并在100ml间歇式不锈钢高压反应釜中考察了其在甲苯与叔丁醇烷基化反应中的催化性能。

2012年,王琦、吴雅静等[6]在硅酸钠、硫酸铝、硝酸钴和氢氧化钠的全无机体系条件下,采用无有机模板剂水热法合成了Co同晶取代的丝光沸石分子筛。任利敏[7]提出一条无溶剂法合成沸石分子筛的工艺路线。只需将固体原料混合并研磨,加热晶化就可以得到沸石分子筛。

2013年,张海燕[8]在没有任何有机结构导向剂的条件下,一步合成了富铝多级孔ZSM-5沸石分子筛。实验结果显示晶种的使用是合成出纯相ZSM-5沸石的关键,晶种的形貌严重影响产物的形貌。此外,硅源、初始凝胶硅铝比也影响ZSM-5沸石的形貌。

2014年,朱龙凤[9]将无定形氧化硅,钛源及少量silicate-1晶种混合并研磨,进而直接装釜晶化得到配位较好的钛硅沸石分子筛产品。

对叔丁基甲苯,其氧化后得到的对叔丁基苯甲酸,是一种重要的有机合成中间体,可用作金属加工切削液、润滑油添加剂等;经氯代后的对叔丁基苄基氯是重要的农药、医药生产中间体,经氧化后的对叔丁基苯甲醛是精细化工产品和食品工业的重要原料。工业上,合成叔丁基甲苯的生产工艺多采用甲苯和异丁烯作为反应的原料,采用液体酸作催化剂如浓硫酸、氢氟酸,但此类催化剂存在对环境污染严重且催化剂回收效率不高等缺点。

近年来,随着人们环保意识的不断提高,利用率高、对环境污染小且具有可灵活调变、特殊的孔道结构的固体酸催化剂逐渐被研究者关注。沸石分子筛具有空矿的骨架结构,丰富的孔道及大的比表面积,被广泛应用于催化、吸附和离子交换等石油化工领域。Sn进入分子筛骨架后会增加分子筛的L酸,而甲苯和叔丁醇烷基化反应中我们发现L酸起主导作用,因而含Sn后会增加催化活性,同理,由于Sn的原子直径大于Al,在同晶取代后,孔径也会变小,这样本身孔径与目标产物对叔丁基甲苯会更为接近,故会有利于其选择性。

2006年,周志伟等[10]针对合成对叔丁基甲苯传统T艺中存在的缺点,采用环境友好、可重复利用的H型丝光沸石催化剂(以下简称催化剂)进行甲苯与叔丁醇的烷基化反应,并用x射线衍射和氨程序升温脱附等方法对不同焙烧温度下得到的催化剂的物相结构和酸性质进行表征,研究了各种反应条件对催化剂的催化性能的影响。同年,其[11] 考察了HM、USY、Hβ、HZSM-5等4种沸石分子筛在甲苯与叔丁醇烷基化反应中的催化性能,用NH3-TPD和Py-IR等手段对几种催化剂的物化性质进行了表征。除催化剂的酸量外,催化剂的酸种类和孔结构也是影响催化性能的重要因素:L酸在甲苯的叔丁化反应中起主要活性中心作用,且强酸中心的存在对烷基化产物的选择性不利。采用催化活性较高的超稳Y沸石分子筛作催化剂,考察了反应条件对烷基化反应的影响。次年,罗娟[12] 以HM沸石分子筛负载Fe2O3作为催化剂,在100mL高压釜反应器中进行了甲苯与叔丁醇的烷基化反应。考察了不同Fe2O3负载量对甲苯与叔丁醇烷基化反应的影响。

2009年,董红军、陈林波等[13]采用HY分子筛催化剂进行甲苯与叔丁醇的烷基化反应,开展了催化剂制备、红外酸性表征及反应条件研究。反应产物主要是对叔丁基甲苯,催化剂B酸中心对烷基化催化性能影响显著,随着催化剂B酸量/L酸量比值的增大,甲苯转化率和对叔丁基甲苯选择性均呈现增大的变化趋势。失活催化剂经过洗涤再生,其活性得到部分恢复。2012年,王超凡、樊丽辉等[14]提出丝光沸石作为催化剂,采用气相催化甲苯和叔丁醇合成对叔丁基甲苯,考察了反应条件和碱改性丝光沸石对催化活性的影响。采用XRD、NH3-TPD、FT-IR、比表面积测定等方法对催化剂进行了表征。

2013年,连迎迎、冯刚等[15]采用La离子交换法对交换度为75%和100%的氢型丝光沸石分子筛进行改性,通过XRD、SEM和FTIR等手段进行袁征,并考察催化甲苯甲醇烷基化反应的性能。La的引入不破坏分子筛的骨架结构,但催化剂制备方法降低了分子筛结晶度和分子筛酸强度;La的引入可以抑制积炭和二甲苯异构化反应的发生,提高对二甲苯选择性和催化剂稳定性。同年,秦娟、周志伟等[16]采用不同浓度的Mg(NO3)2交换NaY制备了不同含量的MgY催化剂,考察了其在甲苯与叔丁醇反应中的催化性能,并用ICP和NH3-TPD等表征手段对催化剂物化性质进行了表征。 Mg含量为7.2%对应的催化剂酸量最大。采用MgY8为催化剂,研究了各种反应条件对催化性能的影响。陈晗、罗国华等[17]以HM沸石分子筛负载磷钨酸(PW)作为催化剂,在100mL高压釜反应器中进行甲苯与叔丁醇合成对叔丁基甲苯的烷基化反应。考察不同磷钨酸负载量对甲苯与叔丁醇烷基化反应的影响,并用XRD、TG-DSC和NH3-TPD手段对不同负载量催化剂进行了表征,并在反应中考察了他们的催化性能。

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