b軸取向HZSM-5催化薄膜的可控制備及性能.pdf

1、結(jié)構(gòu)催化劑由于具有低壓降、低傳質(zhì)傳熱阻力等特性，是實(shí)現(xiàn)氣-液，氣-液-固反應(yīng)中過(guò)程強(qiáng)化的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文對(duì)具有良好應(yīng)用前景的b軸取向HZSM-5分子篩型結(jié)構(gòu)催化劑的可控制備和催化性能進(jìn)行系統(tǒng)研究，包括含 Al晶核、晶核-基體界面效應(yīng)、晶面誘導(dǎo)孿晶生長(zhǎng)及晶體取向?qū)Υ呋磻?yīng)的各向異性等，以超臨界正十二烷催化裂解為模型反應(yīng)評(píng)價(jià)其反應(yīng)性能，旨在闡述HZSM-5催化薄膜的b軸取向調(diào)控過(guò)程和晶粒取向?qū)Υ呋磻?yīng)過(guò)程的影響規(guī)律。
　　針對(duì)單層H

2、ZSM-5催化薄膜b軸取向調(diào)控過(guò)程中，Al3+對(duì)晶核的形成以及晶核與基體表面吸附沉積作用存在干擾等問(wèn)題，通過(guò)改變Al含量和水解條件以及調(diào)變基體表面性質(zhì)，以提高HZSM-5催化薄膜b軸取向生長(zhǎng)的可控性。發(fā)現(xiàn)，高含量Al3+減少有效成核，降低晶體生長(zhǎng)速率，最終影響催化薄膜的取向性和連續(xù)性，Si/Al=100可用來(lái)合成b軸取向HZSM-5膜；TiO2修飾的基體表面能夠通過(guò)以下三點(diǎn)作用提高HZSM-5催化薄膜的b軸取向可控性：(1)為b軸取向分

3、子篩晶體生長(zhǎng)提供平滑的晶核-基體界面；(2)增加基體界面與分子篩晶核之間的作用力；(3)提供豐富的Ti-OH基團(tuán)。通過(guò)調(diào)控 TiO2修飾層的羥基濃度和種類(lèi)，可實(shí)現(xiàn)高度b軸取向HZSM-5催化薄膜的可控制備。
　　針對(duì)多層HZSM-5催化薄膜的b軸取向調(diào)控過(guò)程中，晶面誘導(dǎo)孿晶生長(zhǎng)導(dǎo)致其b軸取向性下降的問(wèn)題，從晶核與基體界面性質(zhì)調(diào)控的角度，提出兩種抑制a軸孿晶生長(zhǎng)的解決方法。首先，以單層b軸取向HZSM-5為基礎(chǔ)，在單層HZSM-5膜

4、表面進(jìn)行TiO2 sol-gel層修飾，繼而進(jìn)行二次合成。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)TiO2 sol-gel層能有效抑制a軸取向?qū)\晶生長(zhǎng)，同時(shí)由于厚度較厚而限制了擴(kuò)散及催化裂解反應(yīng)性能。TBOT改性法的提出不僅能抑制孿晶生長(zhǎng)，同時(shí)能夠降低Ti-OH修飾層厚度，實(shí)現(xiàn)具有超薄Ti-OH層、高催化裂解活性的多層b軸取向HZSM-5催化薄膜的可控制備。
　　以超臨界正十二烷的催化裂解為反應(yīng)模型，評(píng)價(jià)b軸取向HZSM-5催化薄膜的催化裂解反應(yīng)性能。發(fā)現(xiàn)催化薄