zsm-5催化劑簡單介紹

《zsm-5催化劑簡單介紹》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、ZSM-5型分子篩的簡單介紹一ZSM-5型分子篩結(jié)構(gòu)在ZSM-5系列分子篩中，ZSM-5分子篩用途最多的一項(xiàng)，并主要集中在SiO2/Al2O3（二氧化硅與三氧化二鋁的摩爾比）在40-50之間。ZSM-5中特征結(jié)構(gòu)單元是由8個五元環(huán)組成的單元，成為〔58〕單元，這些〔58〕單元通過邊共享形成平行于C軸的五硅鏈，具有競相關(guān)系的五硅鏈連接在一起形成帶有十元環(huán)孔呈波狀的網(wǎng)層，網(wǎng)層之間又進(jìn)一步連接形成三維骨架結(jié)構(gòu)，相鄰的網(wǎng)層以對稱中心相關(guān)。它具有特殊的結(jié)構(gòu)沒有A型、X型和Y型沸石那樣的籠,其孔道就是它的空腔。骨架由兩種交叉的孔道系統(tǒng)組成,直筒形孔道是橢圓

2、形,長軸為5.7～5.8??，短軸為5.1～5.2??；另一種是“Z”字形橫向孔道,截面接近圓形,孔徑為5.4±0.2?。屬于中孔沸石。“Z”字形通道的折角為110度。鈉離子位于十元環(huán)孔道對稱面上。其陰離子骨架密度約為1.79克/厘米3。因此ZSM-5沸石的晶體結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定。二ZSM-5型分子篩特性２.１熱穩(wěn)定性??ZSM-5沸石的熱穩(wěn)定性很高。這是由骨架中有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的五元環(huán)和高硅鋁比所造成。比如,將試樣在850℃左右焙燒2小時后,其晶體結(jié)構(gòu)不變。甚至可經(jīng)1100℃的高溫。到目前為止，ZSM-5是已知沸石中熱溫定性最高者之一。所以將它用于高溫過

3、程是特別適宜的。例如用它作為烴類裂解催化劑，可經(jīng)受住再生劑時的高溫。２.２耐酸性ZSM-5沸石具有良好的耐酸性，它能耐除氫氟酸以外的各種酸。２.３水蒸汽穩(wěn)定性當(dāng)其他沸石受到水蒸汽加熱時，它們的結(jié)構(gòu)一般被破壞，導(dǎo)致不可逆失活。而Ｍｏｂｉｌ公司用ZSM-5作為甲醇轉(zhuǎn)化（水是主要產(chǎn)品之一）的催化劑。這表明ZSM-5對水蒸汽有良好的穩(wěn)定性。５４０℃下用分壓為２２ｍｍＨｇ柱的水蒸汽處理ＨZSM-5和Ｈ石２４小時后，ＨZSM-5的結(jié)晶度約為新鮮催化劑的７０％，可是在同樣條件下，ＨＹ沸石的骨架幾乎全部被破壞。２.４憎水性ZSM-5具有高硅鋁比，其表面電荷密度

4、較小。而水是極性較強(qiáng)的分子，所以不易為ZSM-5所吸附。盡管水分子的直徑小于正己烷，但ZSM-5對正己烷的量一般大于水。2.5不易積炭??ZSM-5孔口的有效形伏、大小及孔道的彎曲，阻止了龐大的縮合物的形成和積累。同時，ZSM-5骨架中無大于孔道的空腔（籠）存在，所以限制了來自副反應(yīng)的縮合分子的形成。從而使ZSM-5催化劑積炭的可能性減少。ZSM-5對烷基芳烴進(jìn)入孔道形成障礙，因而反應(yīng)過程中它不能在較小的孔道中繼續(xù)反應(yīng)，最后縮聚形成焦。所以ZSM-5比Ｙ型及絲光沸石的積炭速率慢得多，幾乎相差兩個數(shù)量級。ZSM-5沸石的容炭量也較高。?２.６優(yōu)異

5、的擇形選擇性以沸石分子篩作為催化劑，只有比晶孔小的分子可以出入催化反應(yīng)的進(jìn)行受著沸石晶孔大小的控制，沸石催化劑對反應(yīng)物和產(chǎn)物分子的大小和形狀表現(xiàn)出極大的選擇性。ZSM-5沸石十元環(huán)構(gòu)成的孔道體系具有中等大小孔口直徑，使它具有很好的擇形選擇性。三ZSM-5型分子篩改性近年來，為了改善催化劑的擇形性能和擴(kuò)散性能，對于ZSM-5分子篩催化劑孔結(jié)構(gòu)的改性越來越引起人們的關(guān)注。多孔沸石分子篩為反應(yīng)物和生成物分子在其活性位上的進(jìn)出提供了可能性，并大大提高了分子篩的催化能力，這也是通過所合成的二級孔結(jié)構(gòu)縮短微孔擴(kuò)散路徑的有效途徑。3.1ZSM-5分子篩孔結(jié)構(gòu)

6、改性:脫硅（堿處理），脫鋁（酸處理），添加劑擴(kuò)孔改性脫硅-------利用有機(jī)堿（TPAOH,TBAOH）處理硅鋁比為42的ZSM-5分子篩，與傳統(tǒng)用無機(jī)堿NaOH處理的分子篩相比，省去了NaOH處理后再利用NH4NO3進(jìn)行銨交換的步驟：溶解硅的速度比NaOH快得多，也使脫硅過程變得可控。其原理是沸石在堿處理過程中骨架上的部分硅被脫除,造成部分骨架塌陷,產(chǎn)生介孔結(jié)構(gòu),諸多研究者探索了這種方法的最優(yōu)處理?xiàng)l件,結(jié)果并不影響分子篩的酸性質(zhì),并能有效增加分子篩比表面積但有機(jī)堿處理脫硅的選擇性較差，會有大量鋁溶解在有機(jī)堿溶液中。脫鋁-------沸石分子

7、篩在酸溶液中處理可發(fā)生部分骨架脫鋁反應(yīng),造成部分骨架塌陷,并伴隨著分子篩晶體間雜質(zhì)的溶解行為,從而產(chǎn)生介孔.利用HCl以及水熱高溫煅燒處理ZSM-5分子篩，結(jié)果表明，水熱處理生成了大量的骨架外的Si-Al相，但是利用相對較強(qiáng)的HCl處理則脫鋁效果不佳，而用AHFS處理則證明這是一個獲得中度脫鋁的zsm-5分子篩樣品的合適手段。脫硅和脫鋁過程：是合成微介孔多孔材料的簡便有效的方法，但是這兩個方法不僅會影響分子篩的孔結(jié)構(gòu)，而且會改變分子篩上的B酸和L酸分布。雖然眾多文獻(xiàn)指出酸處理能夠產(chǎn)生介孔,但是酸處理嚴(yán)重影響分子篩酸性,致使酸量明顯減少,所以,相

8、對于堿處理方法而言,酸處理法還需進(jìn)一步研究探索。添加劑擴(kuò)孔改性---------分子篩合成過程中加入其他添加劑生成介孔的方法已成為近幾年研究的熱點(diǎn)。這