本文選題：中孔Beta沸石催化劑 + 可接近性��； 參考：《太原理工大學》2017年碩士論文

【摘要】：Beta沸石是一類具有三維孔道結(jié)構(gòu)的沸石分子篩,較大的孔徑和較強的酸性使其在芳烴芐基化反應中表現(xiàn)出較高的催化活性。但是在涉及更大分子的催化反應中,0.7nm的孔徑仍然不能滿足大分子反應的需求。大量的研究表明,多級孔沸石催化劑在保持微孔沸石固有的酸性的基礎(chǔ)上,多級孔沸石中二級孔的引入促進了反應物分子對酸性位的接近性,擴大了沸石催化劑的反應空間,縮短了分子在孔道內(nèi)的擴散路徑,提高了催化劑的利用率,并且產(chǎn)物分子能夠及時擴散出孔道,避免了二次反應的發(fā)生,從而有效提高了催化劑的催化性能。多級孔Beta沸石分子篩同樣是一類同時包含有相互交聯(lián)的微孔和中孔的沸石催化材料,其固有的強酸性為催化反應提供活性位,而發(fā)達的中孔體系有助于酸性位的接近和分子在其內(nèi)的擴散,從而有助于催化反應特別是涉及大分子的反應的進行。本論文采用中孔Beta沸石作為研究對象,通過X射線衍射、N2吸附脫附、掃描電鏡對其孔徑及形貌進行表征。研究結(jié)果表明,中孔Beta沸石樣品的結(jié)晶度下降,孔徑主要分布在3-10nm,并且晶體顆粒較小。然而,中孔的引入對于沸石分子篩的孔結(jié)構(gòu)和表面酸性有很大的影響。尤其是表面酸的類型、酸的強度、酸的濃度以及酸位點的分布。本論文通過NH3-TPD技術(shù)對其總酸量和酸強度進行表征,研究結(jié)果表明,隨著介孔量的增大,酸中心均向低溫區(qū)移動,并且強酸量明顯下降。其中MHB4樣品的ATH/ATL值下降到了1.76,是微孔樣品HB的1/2。此外采用吡啶原位紅外技術(shù)對中孔Beta沸石表面不同酸類型的酸強度和酸濃度進行表征,采用不同的大尺寸探針分子2,6-二叔丁基吡啶和三甲基乙腈有機堿對其酸性位的分布進行表征。研究結(jié)果表明,隨著外表面積的增大,其酸強度依次減弱,Br?nsted酸和Lewis酸的可接近性依次增大。為了探究沸石酸性和孔結(jié)構(gòu)的改變對其芳烴芐基化反應的催化活性的影響,以大分子萘和芐基氯的芐基化反應對其催化活性進行評價。研究結(jié)果顯示,微孔沸石催化劑HB雖然具有較高的初始轉(zhuǎn)化率,但是隨著反應的進行逐漸失活。但是中孔沸石樣品MHBn和GHBn都表現(xiàn)出了較高的催化活性。并且隨著外表面積的增大,催化活性逐漸增大。另外,對于不同的中孔沸石樣品,較弱的酸性有利于反應的進行。在Br?nsted酸和Lewis酸的可接近性都較高的催化劑中,表現(xiàn)出較好的催化活性。說明Br?nsted酸和Lewis酸協(xié)同促進芳烴芐基化的進行。
[Abstract]:Beta zeolite is a kind of zeolite molecular sieve with three dimensional pore structure. Because of its large pore size and strong acidity, Beta zeolite exhibits high catalytic activity in benzylation of aromatics. However, in the catalytic reactions involving larger molecules, the pore size of 0.7 nm still can not meet the demand of macromolecular reactions. A large number of studies have shown that on the basis of keeping the inherent acidity of microporous zeolite, the introduction of secondary pore in multi-porous zeolite promotes the proximity of reactant molecules to acidic sites and expands the reaction space of zeolite catalyst. The diffusion path of the molecule in the pore channel is shortened, the utilization rate of the catalyst is improved, and the product molecule can diffuse out the pore channel in time, thus avoiding the occurrence of the secondary reaction, thus effectively improving the catalytic performance of the catalyst. Multiporous Beta zeolite zeolites are also a kind of zeolites with cross-linking micropores and mesoporous materials. Their intrinsic strong acidity provides active sites for catalytic reactions. The developed mesoporous system is conducive to the proximity of acidic sites and the diffusion of molecules in it, thus facilitating the catalytic reactions, especially those involving macromolecules. In this paper, mesoporous Beta zeolite was used as the object of study. The pore size and morphology of mesoporous Beta zeolite were characterized by scanning electron microscope (SEM). The results show that the crystallinity of mesoporous Beta zeolite samples decreases, the pore size is mainly distributed from 3 to 10 nm, and the crystal particles are smaller. However, the introduction of mesopore has a great influence on the pore structure and surface acidity of zeolites. In particular, the types of surface acids, the strength of acids, the concentration of acids, and the distribution of acid sites. In this paper, the total acid content and acid strength were characterized by NH _ 3-TPD technique. The results show that with the increase of mesoporous volume, the acid center moves to the low temperature region, and the strong acid content decreases obviously. The ATH / ATL value of the MHB4 sample decreased to 1.76, which is 1 / 2 of the HB of the microporous sample. In addition, the acid strength and acid concentration of different acid types on mesoporous Beta zeolite surface were characterized by pyridine in situ infrared spectroscopy. The distribution of acid sites was characterized by using different large size probe molecules 2H 6 di tert Ding Ji pyridine and trimethyl acetonitrile organic base. The results show that with the increase of the surface area, the acid strength decreases in turn, and the accessibility of Brnsted acid and Lewis acid increase in turn. In order to investigate the effect of acidity and pore structure of zeolite on the catalytic activity of benzylation of aromatic hydrocarbons, the catalytic activity of benzylation of macromolecular naphthalene and benzyl chloride was evaluated. The results showed that the initial conversion of the catalyst HB was higher, but gradually deactivated with the reaction. However, both MHBn and GHBn of mesoporous zeolite samples showed high catalytic activity. And with the increase of the surface area, the catalytic activity increases gradually. In addition, for different mesoporous zeolite samples, the weak acidity is favorable for the reaction. The catalyst with higher accessibility to Brnsted acid and Lewis acid showed better catalytic activity. The results showed that Brnsted acid and Lewis acid promoted the benzylation of aromatics.
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O643.36

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本文編號：2023484