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沸石由于其具有可调节的酸性,优异的孔道择形性和水热稳定性,常用于吸附、分离和催化等领域。近年来,封装金属等活性组分的沸石在产物择形和金属的抗烧结等方面表现出优异的性能,受到人们的广泛关注。本论文设计合成了一系列封装金属等活性组分的MFI型中空沸石。在乙酸乙酯合成、Suzuki偶联、甲烷干重整、苯酚降解、联苯烷基化等反应中表现出良好的催化性能。主要研究内容如下:在四丙基氢氧化铵(TPAOH)溶液中,使用“脱硅-二次晶化”策略,合成了中空及三维大孔Silicalite-1 (S-1)沸石。通过控制晶体内部二氧化硅的刻蚀,及其在表面的二次晶化,在S-1沸石的晶体内部引入了规整的空腔,同时保持壳壁完整;向TPAOH溶液中加入竞争吸附离子Na+,在中空沸石壳壁上引入了不同尺寸的介孔或大孔;向TPAOH溶液中加入电解质NaCl,得到了一种结构新颖的三维大孔S-1沸石。使用“瓶中造船”技术,将磷钨酸(HPW)封装到中空S-1的空腔内部。该催化剂在乙酸和乙醇的酯化反应中,表现出较高的催化活性和优异的稳定性。使用“先浸渍,后处理”策略:(1)将Pd或Pd-CuO颗粒封装到中空S-1的空腔内部,在Suzuki偶联反应中表现出优异的对位和间位产物选择性。(2)将高分散的Ni-Pt双金属封装在中空S-1的空腔内部,与封装单金属(Ni或Pt)相比,封装双金属能明显提高颗粒的分散度。在甲烷干重整反应中,封装Ni-Pt双金属的中空S-1催化剂在72000 mLg-1h-1高空速且不加惰性气体的情况下仍能保持良好的稳定性,反应6h后仅有1.0 wt%的积碳生成。(3)将高分散的Fe2O3-CuO双金属氧化物封装到中空S-1的空腔内部,与封装单金属氧化物相比,双金属氧化物颗粒表现出较高的分散度,粒径从~11.3 nm降至~3.7 nm。在苯酚降解反应中,由于较短的反应物扩散孔道以及较高的金属氧化物分散度,封装Fe2O3-CuO双金属氧化物的中空S-1表现出较高的催化活性;由于金属氧化物颗粒大于沸石微孔,因此,中空S-1抑制了反应过程中金属氧化物颗粒的流失。与传统浸渍法制备的Fe2O3-CuO/S-1相比,反应活性提高了近4倍,且催化剂重复使用5次,苯酚转化率仍能保持在80%以上。设计合成了一种封装氧化铁颗粒的中空ZSM-5微囊团聚体,该团聚体由封装氧化铁颗粒的纳米中空沸石组成,具有微孔(0.4-0.6 nm)、介孔(5-17 nm)、大孔(约350nm)三级孔道结构。该多级结构有利于反应物和产物的扩散,同时提高了氧化铁的分散度(3-4 nm),并抑制了金属在高温下(800℃)的烧结。在苯酚降解反应中,与传统浸渍法制备的Fe2O3/nano-S-1相比,反应活性提高了两个数量级,且催化剂在苯酚转化率接近100%的情况下可以重复使用5次。使用该策略,同时合成了封装Fe-Pt双金属的中空ZSM-5微囊团聚体。使用选择性“脱硅-二次晶化”策略,通过将ZSM-5晶体内部的富硅组分选择性溶解并在表面进行二次晶化,合成了表面富硅的中空ZSM-5。联苯烷基化反应证明,该中空ZSM-5能够有效的抑制表面异构化反应,促进对位产物的选择性。使用多层包覆结合选择性“脱硅-二次晶化”策略,合成了具有双层结构的中空ZSM-5;使用“先浸渍,后处理”策略,合成了中空ZSM-5封装氧化铁、碳纳米管以及CuO-Pd、CuO-Pt、Fe2O3-Au双金属等材料。