Fe同晶置換納米ZSM--5分子篩的制備及MTO反應性能.pdf

1、甲醇制低碳烯烴(MTO)反應催化劑的研究和開發(fā)對于解決我國石油資源短缺、通過非石油路徑生產(chǎn)低碳烯烴具有重要意義。本文采用預制晶種引導法合成了納米尺度的ZSM-5硅鋁酸鹽分子篩，分別采用液相沉積、同晶置換以及堿脫硅法對納米ZSM-5分子篩進行了改性，通過XRD、N2物理吸附、SEM、27Al MAS NMR和NH3-TPD等手段對樣品的結(jié)構(gòu)和酸性進行了表征，并以甲醇制低碳烯烴反應評價了改性前后分子篩的催化性能，研究了分子篩的晶粒尺寸、酸性

2、等物理化學性能與催化性能的關(guān)系。
　　考察了無機堿脫硅改性時間對不同硅鋁比的納米ZSM-5分子篩的酸性、孔結(jié)構(gòu)及其反應性能的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明，具有更高硅鋁比的分子篩在堿處理過程中由于脫硅程度更大，形成二次介孔的孔徑分布范圍更寬。硅鋁比為100和300的納米ZSM-5分子篩的適宜堿處理時間分別為60min和30min。堿脫硅改性的分子篩均在不同程度上改善了MTO反應的催化性能。
　　分別采用Zn(NO3)2、Ga(NO3

3、)3和Fe(NO3)3等不同金屬鹽溶液通過液相沉積法對納米ZSM-5分子篩進行改性，并研究了金屬種類、擔載量對改性后催化劑的酸性及催化性能的影響。結(jié)果表明，與Zn、Ga改性的分子篩相比，F(xiàn)e改性的ZSM-5分子篩催化MTO反應性能提高的幅度更大。通過比較不同F(xiàn)e沉積量的分子篩的催化性能可見，當Fe沉積量為1.4wt％時，C2～C4低碳烯烴的總選擇性最高。堿處理后再進行液相沉積改性的分子篩的催化性能進一步提高。
　　通過研究原位合成

4、的Fe部分同晶置換的納米[Fe，Al]ZSM-5分子篩的物理化學性能及催化性能發(fā)現(xiàn)，固定初始凝膠的Fe/Al=1，當Si/(Fe+A1)=100、300和500時均能合成出純相的具有MFI拓撲結(jié)構(gòu)的納米分子篩。通過晶胞參數(shù)、UV-vis和XPS等表征結(jié)果證明Fe原子進入到分子篩的骨架中，Br(o)nsted酸性位密度對甲醇制低碳烯烴反應的產(chǎn)物分布有顯著的影響，Si/(Fe+Al)=300的[Fe，Al]NZ5(300)催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的