工业催化ppt课件 作业

多级孔道沸石分子筛研究背景针对传统载体存在的不足，以M41S系列和SBA-15为代表的具有大比表面积、较大孔径且分布规整的介孔材料应运而生，但是较低的水热稳定性和较弱的酸性限制了其在催化方面的应用。因此，设计、组装和合成具备传统载体与介孔材料二者优点的新型多孔催化材料一直是催化领域的研究热点。多级孔道沸石分子筛研究方法一：模板法为实现该目标，目前总体上有两条研究路线[2-4]：一条是“底部向上”（“Bottom-up”）的研究路线，即模板法（包括硬模版和软模版），从传统载体的初级结构单元出发，借助介观模版形成介孔。该路线存在成本较高、制备步骤复杂以及介孔的可控性较差等不足，难以实现批量生产，且所构建的介孔结构还可能因其位于沸石晶体内，不能充分发挥作用[5]，使得该研究路线的实际应用受到一定的限制。多级孔道沸石分子筛研究方法二：后处理法第二条是“顶部向下”（“Top-down”）的研究路线，即后处理法，对传统载体通过选择性剥离某种组分形成介孔，碱处理脱硅构建多级孔道沸石分子筛是该研究路线的典型代表[3]。后处理法具有成本低、操作简单且可实现大规模生产等优点，且所形成的介孔孔道是开口结构[5]，不存在所形成的介孔结构不能发挥作用的缺陷，非常适合用于对传统载体微结构的重新设计与构筑。然而，后处理法的核心是如何在限定区域对特定组分进行剥离，关键在于限定区域的选定。以碱处理脱硅构建多级孔道沸石分子筛为例，在沸石分子筛碱处理脱硅处理时，骨架铝起到限定区域和脱硅导向的作用[6,7]，但仅限于Si/Al比为25～50范围内的沸石分子筛，更高硅铝比的分子筛需另引入导向剂以提供合适脱硅的限定区域[8]。

多级孔道沸石分子筛主要参考文献[2]MartinSpangsbergHolm,Esben

Taarning,Kresten

Egeblad,ClausHviidChristensen.Catalysiswithhierarchicalzeolites,

Catal.Today.2011,168,3-16.[3]DannyVerboekendandJavierPe´rez-Ramı´rez.Designofhierarchicalzeolitecatalystsbydesilication,Catal.Sci.Technol.,2011,1,879-890.[4]陈芳,孟祥举,肖丰收.介孔沸石及其催化应用,科学通报，2010,55,2785-2793.[5]MeiC.S.，WenP.Y.，LiuZ.C.,LiuH.X.,WangY.D.,YangW.M.，XieZ.K.,HuaW.M.,GaoZ.Selectiveproductionofpropylenefrommethanol:MesoporositydevelopmentinhighsilicaHZSM-5,J.Catal.,2008,258(1),243-249.[6]GroenJ.C.,PefferL.A.A.,MoulijnJ.A.,Pe´rez-Ramı´rezJ.MechanismofHierarchicalPorosityDevelopmentinMFIZeolitesbyDesilication:TheRoleofAluminiumasaPore-DirectingAgent,Chem.Eur.J.,

2005,11,4983-4994.[7]GroenJ.C.,JansenJ.C.,MoulijnJ.A.,Pe´rez-Ramı´rezJ.,

OptimalAluminum-AssistedMesoporosityDevelopmentinMFIZeolitesbyDesilication,J.Phys.Chem.B,2004,108(35),13062-13065.[8]

DannyVerboekendandJavierPe´rez-Ramı´rez.DesilicationMechanismRevisited:HighlyMesoporousAll-SilicaZeolitesEnabledThroughPore-DirectingAgents,Chem.Eur.J.,2011,17,1137-1147.二维结构催化材料研究背景以分子筛纳米片为代表的二维结构催化材料因大幅缩短反应物-产物的传质扩散路径，在众多尤其是涉及大分子催化反应中表现出优异的催化性能。因此，新型二维结构催化材料的制备和应用研究受到人们的广泛关注。二维结构催化材料研究方法一：模板法二维催化材料总体上有两条构建方式：一条是“底部向上”（“Bottom-up”）的合成路线，从ZSM-5分子筛的初级结构单元出发，借助特定双功能表面活性剂导向作用直接合成的ZSM-5纳米片是最为典型的代表（Nature,2009,461:246-249.）。该路线存在成本较高、制备步骤复杂尤其是特定双功能表面活性剂需实验室自制等不足，难以实现批量生产，在实际应用中受到一定的限制。二维结构催化材料研究方法二：后处理法第二条是“顶部向下”（“Top-down”）的构建路线，即后处理法，对具有层状结构的前体如层状分子筛、层状双金属氢氧化物（LDHs）等进行层板剥离等处理形成超薄分子筛（Chem.Rev.,

2014,

114

(9)：4807-4837.）或LDHs纳米片（催化学报,2013,34(1):225-234.）二维催化材料。后处理法具有成本低、操作简单并可实现大规模生产等优点，但层状分子筛的剥离程度往往难以控制(J.Am.Chem.Soc.,2011,133:3288-3291.Chem.Mater.,2011,23:5404-5408.)，而剥离的LDHs纳米片通常以胶体溶液的形式存在(Angew.Chem.Int.Ed.,2011,50:9171-9176.)，限制了其应用范围。可溶性纳米金属催化剂的制备及应用研究背景传统芳烃加氢处理都是在较高温度和氢气压力（通常超过100℃、5MPa）下进行（Catal.Rev.Sci.Eng.,1994,36(1),75-123.），从绿色化学角度出发，实现温和条件下（室温、1atmH2）多环芳烃高效加氢是近年来学术界和工业界都极为关注的研究领域，而在温和条件下表现出优异的芳烃加氢性能使得“可溶性纳米过渡金属粒子”催化剂已日益受到人们的重视（DaltonTrans.,2010,39,11499-11512.）。可溶性纳米催化剂结合了均相和多相两种催化体系的优点：活性和选择性高且易于回收利用。可溶性纳米金属催化剂的制备及应用制备方法用于芳烃加氢的金属纳米粒子主要是通过金属盐还原或有机金属配合物分解两种方法制得，关键在于制备过程需用保护剂以稳定纳米粒子以防止团聚形成体相金属。目前，根据所使用保护剂的类型，纳米粒子的稳定状态主要有两种形式：（1）电荷排斥稳定，通过离子化合物获得；（2）空间位阻稳定，通过聚合物或其它大分子化合物获得。可溶性纳米金属催化剂的制备及应用制备方法其中电荷排斥稳定型纳米金属粒子主要用于水相反应体系，而空间位阻稳定型纳米金属粒子既可用于水相又可用于有机相反应体系。可溶性纳米金属催化剂的制备及应用研究动态近年来，虽然Co、Pd、Ni、Fe等可溶性纳米催化剂在一些加氢反应中表现出较好的加氢性能，但对于芳烃加氢反应，目前可溶性纳米