mcm-41負(fù)載納米氧化鋯催化劑的合成研究

1、mcm-41負(fù)載納米氧化錯(cuò)催化劑的合成硏究、介紹本實(shí)驗(yàn)對(duì)具有良好定義的孔幾何的多孔材料作為催化劑和催化劑載體進(jìn)行了深入硏究。微孔材料家族中，沸石是最有名的成員，其 特點(diǎn)是小而均勻的孔徑分布，這是由于其晶體定義的孔隙系統(tǒng)。沸石 的優(yōu)異性能吸弓i 了強(qiáng)烈的研究關(guān)注，不僅作為酸,同時(shí)也作為堿和氧 化還原催化劑。然而，沸石潛在的應(yīng)用程序時(shí)具有嚴(yán)重的缺點(diǎn)。大的 反應(yīng)物分子，特別是在液相系統(tǒng)中的精細(xì)化學(xué)品合成的情況下，這是 由于多孔固體的傳質(zhì)限制。至今為止，我們?nèi)詫Ｗ⒂谔岣叻惺目讖?大小，試圖提高反應(yīng)物的催化位點(diǎn)擴(kuò)散，其晶粒尺寸由微孔晶體內(nèi)提 供額外的孔系統(tǒng)解決。論其中一個(gè)重要的研究路線一直注重孔徑擴(kuò)大

2、 到中孔范圍內(nèi),允許大分子進(jìn)入孔隙系統(tǒng)，互動(dòng)并傳授孔隙系統(tǒng)。美 孚石油硏究工作涉及液晶模板合成介孔硅酸鹽和硅鋁酸鹽的使用方 法,稱為分子篩m41so在一個(gè)非常短的時(shí)間內(nèi)，這些材料的潛在應(yīng) 用的大量地被使用和開發(fā)在領(lǐng)域的催化，分離，和先進(jìn)的材料。在最 好的硏究組成員m41s介孔分子篩mcm-41 （美孚石油,物質(zhì)41號(hào)組成）具有高度有序的六角形陣列比沸石孔隙很窄的孑b徑分布。這 些材料表現(xiàn)出高表面面積大于1000平方米/克，并接近1 ml/g.mcm-41材料合成的沸石,如n2吸附容量大的孔體積,采用自組裝模板產(chǎn)生1.5 nm孔徑約10納米，導(dǎo)致限制其表面酸性表面活性 劑輔助。由于液體酸如hf和

3、h2so4的危險(xiǎn)性，在目前石化行業(yè)普遍 地、很大的努力一直致力于開發(fā)更環(huán)保的固體超強(qiáng)酸。硫酸化的氧化 誥（sz ）被稱為強(qiáng)酸性或超強(qiáng)酸催化劑，并且表現(xiàn)出不同的反應(yīng)選 擇性活動(dòng)。筍評(píng)價(jià)這幾種方法，強(qiáng)度和酸中心類型（br0nsted和 lewis ）的報(bào)告，包括滴定法、光譜、程序升溫脫附吸附基地和試驗(yàn) 反應(yīng)的使用，后者是最合適的，能夠確定催化反應(yīng)條件下的表面特征。這種有用的工具是很重要的，以便監(jiān)測(cè)的表面/溫度依賴性的酸特性。溫度升高的影響因素直接影響酸中心的強(qiáng)度，這由于水的解吸和隨后 的固體催化劑的結(jié)晶度框架。隔在目前的工作中，合成的一系列 mcm-41catalysts sz /不同的耐酸性能表

4、征與評(píng)價(jià)（sz ）的比值， 用浸漬法得到了后，不同的理化技術(shù)對(duì)催化劑進(jìn)行了充分的表征。酸 位點(diǎn)變異sz/介孔分子篩mcm-41的性質(zhì)進(jìn)行了硏究，使用催化異 丙苯裂解和異丙醇脫水。二、制備mcm-41和錯(cuò)mcm-43.材料水熱法通過(guò)以下的程序合成mcm-41o mcm-41支持2.5多種 氧化錯(cuò)比，5和7.5的硫酸錯(cuò)載體浸漬法制備。所制備的樣品分別 進(jìn)行扌旨定 l zr-mcm-41 x a )、( zr-mcm-41 b mx zr-mcm-41) (c) o從幄燒硫酸zr-mcm-41 zr-mcm-41處理制備的0.5米的 稀硫酸，隔夜干燥和鍛燒在400°c 4小時(shí)樣品分別記為

5、(szr-mcm-41) ( a )、( szr-mcm-41) ( b )禾口( szr-mcm-41) (c)。三、結(jié)構(gòu)和化學(xué)特性囚射線衍射圖案使用乂pert pro x射線粉末衍射和cuk < > ( < 入a輻射記錄=0.1542 nm ) , ni過(guò)濾器和一般區(qū)域檢測(cè)器。衍射 圖被記錄在2 < 0>系列的0.5-70°與0.02a步長(zhǎng)和0.605步的時(shí)間。 宙高分辨率tem-jeol 2100f測(cè)定樣品的孔結(jié)構(gòu)。粉末材料分散在乙 醇溶液中，超聲5分鐘以確保一個(gè)良好的分散液。用透射電鏡對(duì)碳源 進(jìn)行了硏究，并在真空爐中干燥438度，用新的表面積分析

6、儀測(cè)定了固體樣品的表面溫度，用以去除固體樣品中的乙醇。固體樣品脫氣300°c 24小時(shí),除去物理吸附水，液態(tài)氮是氮吸附分析中使用。通 過(guò)測(cè)定氮吸附比表面積和待測(cè)樣品的孔隙體積。使用ft-ir通過(guò)珀金內(nèi)測(cè)量128的掃描埃爾默紅外光譜揭示表面官能團(tuán)的化學(xué)。樣品在373度時(shí)首先被干 燥,然后為細(xì)粉，以增加樣品的均勻性。止匕外,kbr作為背景中的紅 外光譜分析。透射光譜在4000-400 cm-1范時(shí)間為背景和樣品。握tpd實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了在一個(gè)自動(dòng)化的美聲貓表征 系統(tǒng)配有tcd或tc檢測(cè)儀檢測(cè)燃?xì)饬髦械臐舛群臀搅颗c濃度變 化計(jì)算。為了去除水和其他污染物，樣品（50毫克，在所有情況下） 進(jìn)行預(yù)處

7、理，在空氣和氮?dú)饬髁浚?00°c，每一次1小時(shí)）前氨吸附。然后將樣品冷卻至室溫,然后進(jìn)行他/氨的混合物（90 / 10 v / v ）在30毫升/分鐘1小時(shí)解吸步驟流量進(jìn)行氮（20毫升/分鐘）,以10°c min-發(fā)熱率lo在達(dá)到500°c的樣品保持在這個(gè)溫度下，直到信號(hào)到達(dá)基準(zhǔn)線。閩熱重分析模式的固體，tga ,是用來(lái)測(cè)量和計(jì) 算物理吸附水基于材料的總重量的特點(diǎn)以及不同的雜原子的種類。數(shù) 據(jù)通過(guò)一個(gè)程序升溫干燥的氮?dú)饬飨聇a q-600型儀器采集。拉曼光 譜被記錄使用sentera光譜儀在范圍45和4500厘米-1。該儀器配 備了激光源（532 nm ）和ccd

8、探測(cè)器。在環(huán)境條件下的粉末狀的 樣品進(jìn)行了分析。四、結(jié)果分析異丙醇為固體的表面酸性質(zhì)的一個(gè)合適的探針?lè)肿拥臋z測(cè)。兩平行反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的：脫水酸中心丙烯,脫氫氧化還原中心基本或丙 酮。在某些情況下,二異丙醛（死）是由兩異丙醇的分子內(nèi)脫水在酸 堿中心。因此,異丙醇脫水和脫氫的選擇性轉(zhuǎn)化產(chǎn)品可用于檢查表面 的酸性和氧化還原性（sz /介孔分子篩mcm-41樣品c ）。催化活性與異丙醇轉(zhuǎn)化催化劑系列150。反應(yīng)溫度范圍在350°co1、之前的sz加載，只有mcm-41材料具有小的催化活性，由于表面酸量不足,通過(guò)在300和350°c只有1.5和3%的異丙醇轉(zhuǎn)換確 認(rèn)，分別。然而，在s

9、zr / mcm-41負(fù)載（b ）的轉(zhuǎn)化率分別提高 到 89.50 和 94.06%在 300 和 350°co s2、同時(shí),異丙醇主要轉(zhuǎn)化為丙烯,沒有檢測(cè)丙酮作為副產(chǎn)品觀察到少量二異丙瞇。換句話說(shuō)，異丙醇轉(zhuǎn)化收益僅通過(guò)脫水過(guò)程,揭示酸性催化劑表面上的優(yōu)勢(shì)。值得注意的是，二異丙瞇生產(chǎn)要求存在相鄰 兩酸堿中心在催化劑表面而形成之前通過(guò)分離丙烯酸中心，主要是 lewis酸，丙烯與二異丙醞在催化劑系列證實(shí)了這些固體的主要表面 酸性特征明顯的形成。3、隨著深圳i含量增加至5重量的總轉(zhuǎn)化率和丙烯選擇性的百分比和比率，然后隨sz含量進(jìn)步增加。丙醇總轉(zhuǎn)化率和丙烯的選擇性遵循相同的趨勢(shì),如第4.1.7說(shuō)明與szr含量為酸度的變化。隠4、當(dāng)反應(yīng)溫度從150增加到350ooc對(duì)丙烯的轉(zhuǎn)化率和選擇性是站不住腳的線性關(guān)系。五、總結(jié)本研究報(bào)告涉及沸石催化劑硫酸錯(cuò)的適當(dāng)控制的表面化學(xué)和嚴(yán) 格的表面幾何形狀