MOR/BEA核壳分子筛的合成、表征及性能评价

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核壳型沸石分子筛在催化反应和分离等领域具有良好的应用前景。丝光沸石(MOR)和p分子筛(BEA构型)是两种广泛应用于石油化工领域的固体酸沸石催化剂。丝光沸石由于其优良的酸催化性能常被用于芳烃异构化、烷基转移反应和甲苯歧化反应等领域,但由于其一维主孔道易堵塞而导致结焦失活。p分子筛由于其特有的三维大孔孔道通常被视为理想的大分子裂化催化剂,在催化裂化及烷基转移反应等方面表现出优异的催化性能。如果能将丝光沸石和β沸石有机地结合起来,实现两相分子筛的协同催化作用,势必在石油化工和精细化工方面具有广阔的应用空间。丝光沸石和β沸石是两种基本结构单元或晶面完全不同的分子筛类型,合成得到的MOR/BEA核壳分子筛属于复合型核壳沸石分子筛,关键是要解决两相的电荷和化学相容性问题。本文选用来自含氟无胺体系和无氟体系得到的两种丝光沸石作为合成MOR/BEA核壳分子筛的核相材料。首先用聚阳离子试剂PDDA对核相丝光沸石进行预处理,经处理后的丝光沸石粘附纳米p晶并焙烧,然后加入到p晶化体系中进行二次生长。研究了合成过程中核相粘附纳米β晶的温度、生长体系的PH值和核相分子筛的引入量等因素对合成MOR/BEA核壳分子筛的影响。运用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、N2吸附/脱附技术、氨程序升温脱附(NH3-TPD)等对所得核壳分子筛进行物化表征,并且利用1,3,5-三甲苯转化反应对其进行性能评价。本文成功的制备出了以丝光沸石为核相,以β为壳层的MOR/BEA核壳型沸石分子筛,其中壳层厚度仅100-150 nm。在合成壳相的过程中,粘附纳米p晶种的温度控制在25±0.5℃,控制生长体系的PH值为12.5±0.2,不同核相得到的MOR/BEA核壳分子筛的壳层覆盖度均能达到93%以上;其中以含氟无胺体系合成的MOR作为核相材料时合成的MOR/BEA核壳分子筛具有更大的比表面积,更高的壳层覆盖度和更薄的壳层厚度;在催化1,3,5-三甲苯转化反应为中,MOR/BEA核壳分子筛比组份分子筛及其机械混合物表现出更优良的催化性能,并且发现以在含氟无胺体系中合成得到的丝光沸石为核相材料获得的MOR/BEA核壳分子筛具有更好的催化性能。
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