b軸取向HZSM-5催化薄膜的可控制備及性能.pdf

1、結構催化劑由于具有低壓降、低傳質(zhì)傳熱阻力等特性，是實現(xiàn)氣-液，氣-液-固反應中過程強化的關鍵技術之一。本文對具有良好應用前景的b軸取向HZSM-5分子篩型結構催化劑的可控制備和催化性能進行系統(tǒng)研究，包括含 Al晶核、晶核-基體界面效應、晶面誘導孿晶生長及晶體取向?qū)Υ呋磻母飨虍愋缘?，以超臨界正十二烷催化裂解為模型反應評價其反應性能，旨在闡述HZSM-5催化薄膜的b軸取向調(diào)控過程和晶粒取向?qū)Υ呋磻^程的影響規(guī)律。
　　針對單層H

2、ZSM-5催化薄膜b軸取向調(diào)控過程中，Al3+對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題，通過改變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軸取向生長的可控性。發(fā)現(xiàn)，高含量Al3+減少有效成核，降低晶體生長速率，最終影響催化薄膜的取向性和連續(xù)性，Si/Al=100可用來合成b軸取向HZSM-5膜；TiO2修飾的基體表面能夠通過以下三點作用提高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。通過調(diào)控 TiO2修飾層的羥基濃度和種類，可實現(xiàn)高度b軸取向HZSM-5催化薄膜的可控制備。
　　針對多層HZSM-5催化薄膜的b軸取向調(diào)控過程中，晶面誘導孿晶生長導致其b軸取向性下降的問題，從晶核與基體界面性質(zhì)調(diào)控的角度，提出兩種抑制a軸孿晶生長的解決方法。首先，以單層b軸取向HZSM-5為基礎，在單層HZSM-5膜

4、表面進行TiO2 sol-gel層修飾，繼而進行二次合成。實驗發(fā)現(xiàn)TiO2 sol-gel層能有效抑制a軸取向?qū)\晶生長，同時由于厚度較厚而限制了擴散及催化裂解反應性能。TBOT改性法的提出不僅能抑制孿晶生長，同時能夠降低Ti-OH修飾層厚度，實現(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模型，評價b軸取向HZSM-5催化薄膜的催化裂解反應性能。發(fā)現(xiàn)催化薄