氟硅酸铵改性纳米HZSM-5分子筛催化甲醇制丙烯

胡思 张卿 夏至 巩雁军 徐君 邓风 窦涛

引用本文: 胡思, 张卿, 夏至, 巩雁军, 徐君, 邓风, 窦涛. 氟硅酸铵改性纳米HZSM-5分子筛催化甲醇制丙烯[J]. 物理化学学报, 2012, 28(11): 2705-2712. doi: 10.3866/PKU.WHXB201207171 shu
Citation:  HU Si, ZHANG Qing, XIA Zhi,  NG Yan-Jun, XU Jun, DENG Feng, DOU Tao. Catalytic Conversion of Methanol to Propylene over (NH4)2SiF6-Modified Nanosized HZSM-5 Zeolite[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2012, 28(11): 2705-2712. doi: 10.3866/PKU.WHXB201207171 shu

氟硅酸铵改性纳米HZSM-5分子筛催化甲醇制丙烯

  • 基金项目:

    国家重点基础研究发展计划(973)项目(2012CB215002) (973)项目(2012CB215002)

    国家自然科学基金(10979076, 21176255) (10979076, 21176255)

    国际科技合作与交流专项项目(2010DFB40440)资助 (2010DFB40440)

摘要:

在静态条件下, 采用不同浓度的氟硅酸铵溶液对纳米ZSM-5分子筛进行了改性处理. 利用粉末X射线衍射(XRD)、27Al 魔角旋转固体核磁共振(27Al MAS NMR)、X射线荧光光谱(XRF)、X射线光电子能谱(XPS)、N2 吸附、透射电镜(TEM)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、吡啶吸附红外光谱(Py-IR)等技术对改性前后纳米ZSM-5分子筛的骨架结构、织构性质、酸性质进行了表征. 并在常压、反应温度为450℃、甲醇质量空速(WHSV)为1 h-1的条件下, 研究了改性前后纳米HZSM- 的甲醇制丙烯(MTP)催化性能. 结果表明, 合适浓度的氟硅酸铵处 理能够选择性地脱除纳米ZSM-5 分子筛的外表面铝, 从而使得HZSM-5 的酸密度降低, 比表面积和孔容增大, MTP催化性能显著提高. 氟硅酸铵改性后纳米HZSM-5 的丙烯选择性和丙烯/乙烯(P/E)质量比分别由原来的 28.8%和2.6提高到45.1%和8.0, 催化剂寿命增加了近2倍.

English

    1. [1]

      (1) Inagaki, S.; Takechi, K.; Kubota, Y. Chem. Commun. 2010, 46,2662. doi: 10.1039/b925408k

      (1) Inagaki, S.; Takechi, K.; Kubota, Y. Chem. Commun. 2010, 46,2662. doi: 10.1039/b925408k

    2. [2]

      (2) Schneider, M.; Schmidt, F.; Burgfels, G.; Buchold, H.; Möller,F.W. Process for Preparing Lower Olefins. Eur. Pat. 0448000,1991.(2) Schneider, M.; Schmidt, F.; Burgfels, G.; Buchold, H.; Möller,F.W. Process for Preparing Lower Olefins. Eur. Pat. 0448000,1991.

    3. [3]

      (3) Koempel, H.; Liebner,W. Lurgi's Methanol to Propylene (MTP)Report on a SuccessfulCommercialisation. In Studies in Surface Science and Catalysis; Noronha, F. B., Schmal, M.,Sousa-Aguiar, E. F. Eds.; Elsevier: Frankfurt, 2007; Vol. 167, pp261-267.(3) Koempel, H.; Liebner,W. Lurgi's Methanol to Propylene (MTP)Report on a SuccessfulCommercialisation. In Studies in Surface Science and Catalysis; Noronha, F. B., Schmal, M.,Sousa-Aguiar, E. F. Eds.; Elsevier: Frankfurt, 2007; Vol. 167, pp261-267.

    4. [4]

      (4) Zhao, T. S.; Takemoto, T.; Tsubaki, N. Catal. Commun. 2006, 7,647. doi: 10.1016/j.catcom.2005.11.009(4) Zhao, T. S.; Takemoto, T.; Tsubaki, N. Catal. Commun. 2006, 7,647. doi: 10.1016/j.catcom.2005.11.009

    5. [5]

      (5) Wu,W. Z.; Guo,W. Y.; Xiao,W. D.; Luo, M. Chem. Eng. Sci.2011, 66, 4722. doi: 10.1016/j.ces.2011.06.036(5) Wu,W. Z.; Guo,W. Y.; Xiao,W. D.; Luo, M. Chem. Eng. Sci.2011, 66, 4722. doi: 10.1016/j.ces.2011.06.036

    6. [6]

      (6) Bjørgen, M.; Joensen, F.; Lillerud, K. P.; Olsbye, U.; Svelle, S.Catal. Today 2009, 142, 90. doi: 10.1016/j.cattod.2009.01.015(6) Bjørgen, M.; Joensen, F.; Lillerud, K. P.; Olsbye, U.; Svelle, S.Catal. Today 2009, 142, 90. doi: 10.1016/j.cattod.2009.01.015

    7. [7]

      (7) Bjørgen, M.; Svelle, S.; Joensen, F.; Nerlov, J.; Kolboe, S.;Bonino, F.; Palumbo, L.; Bordiga, S.;Olsbye, U. J. Catal. 2007,249, 195. doi: 10.1016/j.jcat.2007.04.006(7) Bjørgen, M.; Svelle, S.; Joensen, F.; Nerlov, J.; Kolboe, S.;Bonino, F.; Palumbo, L.; Bordiga, S.;Olsbye, U. J. Catal. 2007,249, 195. doi: 10.1016/j.jcat.2007.04.006

    8. [8]

      (8) Lee, K. Y.; Lee, H. K.; Ihm, S. K. Top. Catal. 2010, 53, 247.doi: 10.1007/s11244-009-9412-0(8) Lee, K. Y.; Lee, H. K.; Ihm, S. K. Top. Catal. 2010, 53, 247.doi: 10.1007/s11244-009-9412-0

    9. [9]

      (9) Mei, C. S.;Wen, P. Y.; Liu, Z. C.; Liu, H. X.;Wang, Y. D.; Yang,W. M.; Xie, Z. K.; Hua,W. M.; Gao, Z. J. Catal. 2008, 258,243. doi: 10.1016/j.jcat.2008.06.019(9) Mei, C. S.;Wen, P. Y.; Liu, Z. C.; Liu, H. X.;Wang, Y. D.; Yang,W. M.; Xie, Z. K.; Hua,W. M.; Gao, Z. J. Catal. 2008, 258,243. doi: 10.1016/j.jcat.2008.06.019

    10. [10]

      (10) Liu, J.; Zhang, C. X.; Shen, Z. H.; Hua,W. M.; Tang, Y.; Shen,W.; Yue, Y. H.; Xu, H. L. Catal. Commun. 2009, 10, 1506. doi: 10.1016/j.catcom.2009.04.004(10) Liu, J.; Zhang, C. X.; Shen, Z. H.; Hua,W. M.; Tang, Y.; Shen,W.; Yue, Y. H.; Xu, H. L. Catal. Commun. 2009, 10, 1506. doi: 10.1016/j.catcom.2009.04.004

    11. [11]

      (11) Sun, C.; Du, J. M.; Liu, J.; Yang, Y. S.; Ren, N.; Shen,W.; Xu,H. L.; Tang, Y. Chem. Commun.2010, 46, 2671. doi: 10.1039/b925850g(11) Sun, C.; Du, J. M.; Liu, J.; Yang, Y. S.; Ren, N.; Shen,W.; Xu,H. L.; Tang, Y. Chem. Commun.2010, 46, 2671. doi: 10.1039/b925850g

    12. [12]

      (12) Kim, J.; Choi, M.; Ryoo, R. J. Catal. 2010, 269, 219. doi: 10.1016/j.jcat.2009.11.009(12) Kim, J.; Choi, M.; Ryoo, R. J. Catal. 2010, 269, 219. doi: 10.1016/j.jcat.2009.11.009

    13. [13]

      (13) Firoozi, M.; Baghalha, M.; Asadi, M. Catal. Commun. 2009, 10,1582. doi: 10.1016/j.catcom.2009.04.021(13) Firoozi, M.; Baghalha, M.; Asadi, M. Catal. Commun. 2009, 10,1582. doi: 10.1016/j.catcom.2009.04.021

    14. [14]

      (14) Guo, Q. S.; Mao, D. S.; Lao, Y. P.; Lu, G. Z. Chin. J. Catal.2009, 30, 1248. [郭强胜, 毛东森, 劳嫣萍, 卢冠忠. 催化学报, 2009, 30, 1248.](14) Guo, Q. S.; Mao, D. S.; Lao, Y. P.; Lu, G. Z. Chin. J. Catal.2009, 30, 1248. [郭强胜, 毛东森, 劳嫣萍, 卢冠忠. 催化学报, 2009, 30, 1248.]

    15. [15]

      (15) Mao, D. S.; Guo, Q. S.; Meng, T. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010,26, 338. [毛东森, 郭强胜, 孟涛. 物理化学学报, 2010, 26,338.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20100208(15) Mao, D. S.; Guo, Q. S.; Meng, T. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010,26, 338. [毛东森, 郭强胜, 孟涛. 物理化学学报, 2010, 26,338.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20100208

    16. [16]

      (16) Choi, M.; Na, K.; Kim, J.; Sakamoto, Y.; Terasaki, O.; Ryoo, R.Nature 2009, 461, 246. doi: 10.1038/nature08288(16) Choi, M.; Na, K.; Kim, J.; Sakamoto, Y.; Terasaki, O.; Ryoo, R.Nature 2009, 461, 246. doi: 10.1038/nature08288

    17. [17]

      (17) Min, H. K.; Park, M. B.; Hong, S. B. J. Catal. 2010, 271, 186.doi: 10.1016/j.jcat.2010.01.012(17) Min, H. K.; Park, M. B.; Hong, S. B. J. Catal. 2010, 271, 186.doi: 10.1016/j.jcat.2010.01.012

    18. [18]

      (18) Triantafillidis, C. S.; Vlessidis, A. G.; Nalbandian, L.;Evmiridis, N. P. Microporous Mesoporous Mat. 2001, 47, 369.doi: 10.1016/S1387-1811(01)00399-7(18) Triantafillidis, C. S.; Vlessidis, A. G.; Nalbandian, L.;Evmiridis, N. P. Microporous Mesoporous Mat. 2001, 47, 369.doi: 10.1016/S1387-1811(01)00399-7

    19. [19]

      (19) Han, S.; Shihabi, D. S.; Chang, C. D. J. Catal. 2000, 196, 375.doi: 10.1006/jcat.2000.3037(19) Han, S.; Shihabi, D. S.; Chang, C. D. J. Catal. 2000, 196, 375.doi: 10.1006/jcat.2000.3037

    20. [20]

      (20) Kumar, S.; Sinha, A. K.; Hegde, S. G.; Sivasanker, S. J. Mol. Catal. A 2000, 154, 115. doi: 10.1016/S1381-1169(99)00360-X(20) Kumar, S.; Sinha, A. K.; Hegde, S. G.; Sivasanker, S. J. Mol. Catal. A 2000, 154, 115. doi: 10.1016/S1381-1169(99)00360-X

    21. [21]

      (21) Zhao, G. L.; Teng, J.W.; Xie, Z. K.; Tang, Y.; Yang,W. M.;Chen, Q. L. Chin. J. Catal. 2005, 26, 1083. [赵国良, 滕加伟,谢在库, 唐颐, 杨为明, 陈庆龄. 催化学报, 2005, 26, 1083.](21) Zhao, G. L.; Teng, J.W.; Xie, Z. K.; Tang, Y.; Yang,W. M.;Chen, Q. L. Chin. J. Catal. 2005, 26, 1083. [赵国良, 滕加伟,谢在库, 唐颐, 杨为明, 陈庆龄. 催化学报, 2005, 26, 1083.]

    22. [22]

      (22) Wu,W.;Wu,W. G.; Li, L. F.; Yang,W.;Wu, G. Acta Petrolei Sinica (Petroleum Processing Section) 2010, 26, 189.[吴伟, 吴维果, 李凌飞, 杨巍, 武光. 石油学报(石油加工), 2010, 26, 189.](22) Wu,W.;Wu,W. G.; Li, L. F.; Yang,W.;Wu, G. Acta Petrolei Sinica (Petroleum Processing Section) 2010, 26, 189.[吴伟, 吴维果, 李凌飞, 杨巍, 武光. 石油学报(石油加工), 2010, 26, 189.]

    23. [23]

      (23) Song, M. J.; Zou, C. L.; Niu, G. X.; Zhao, D. Y. Chin. J. Catal.2012, 33, 140. [宋明娟, 邹成龙,牛国兴, 赵东元. 催化学报,2012, 33, 140.] doi: 10.1016/S1872-2067(10)60283-5(23) Song, M. J.; Zou, C. L.; Niu, G. X.; Zhao, D. Y. Chin. J. Catal.2012, 33, 140. [宋明娟, 邹成龙,牛国兴, 赵东元. 催化学报,2012, 33, 140.] doi: 10.1016/S1872-2067(10)60283-5

    24. [24]

      (24) van Grieken, R.; Sotelo, J. L.; Menéndez, J. M.; Melero, J. A.Microporous Mesoporous Mat. 2000, 39, 135. doi: 10.1016/S1387-1811(00)00190-6(24) van Grieken, R.; Sotelo, J. L.; Menéndez, J. M.; Melero, J. A.Microporous Mesoporous Mat. 2000, 39, 135. doi: 10.1016/S1387-1811(00)00190-6

    25. [25]

      (25) Qin, Z. X.; Shen, B. J.; Gao, X. H.; Lin, F.;Wang, B. J.; Xu, C.M. J. Catal. 2011, 278, 266. doi: 10.1016/j.jcat.2010.12.013(25) Qin, Z. X.; Shen, B. J.; Gao, X. H.; Lin, F.;Wang, B. J.; Xu, C.M. J. Catal. 2011, 278, 266. doi: 10.1016/j.jcat.2010.12.013

    26. [26]

      (26) Svelle, S.; Joensen, F.; Nerlov, J.; Olsbye, U.; Lillerud, K. P.;Kolboe, S.; Bjørgen, M. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 14770.doi: 10.1021/ja065810a

      (26) Svelle, S.; Joensen, F.; Nerlov, J.; Olsbye, U.; Lillerud, K. P.;Kolboe, S.; Bjørgen, M. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 14770.doi: 10.1021/ja065810a

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  831
  • 文章访问数:  2761
  • HTML全文浏览量:  56
文章相关
  • 发布日期:  2012-10-17
  • 收稿日期:  2012-05-25
  • 网络出版日期:  2012-07-17
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章