多级孔道沸石分子筛合成、表征及催化应用

1 文献综述

1.1 沸石分子筛及有序介孔材料在催化反应中的优缺点及解决方法

1.1.1 沸石分子筛在催化反应中的优缺点

1.1.2 有序介孔材料在催化反应中的优缺点

1.1.3 克服沸石分子筛及有序介孔材料在催化应用中缺点的方法

1.2 多级孔道沸石分子筛的合成及表征

1.2.1 通过对沸石分子筛进行后处理合成多级孔道沸石分子筛

1.2.2 通过添加介孔形成模板合成多级孔道沸石分子筛

1.3 多级孔道沸石分子筛的催化应用

1.3.1 在涉及大分子尺寸化合物时的反应性能

1.3.2 提高催化反应的转化率和选择性

1.3.3 延长沸石分子筛的寿命

1.3.4 设计高度分散的双功能催化剂

1.4 课题的提出及研究设想

2 实验总述

2.1 主要原料

2.2 炭材料模板的合成

2.3 多级孔道沸石分子筛的合成装置

2.4 多级孔道沸石分子筛的表征方法

2.5 多级孔道沸石分子筛催化性能测试

3 炭材料对沸石晶化的影响及在多级孔道沸石介孔形成中的作用

3.1 不同结构特征炭材料为模板合成多级孑L道沸石分子筛

3.1.1 实验部分

3.1.2 结果与讨论

3.2 Meso-S-1-CMK-3及Meso-S-1-CA的晶化过程

3.2.1 实验部分

3.2.2 结果与讨论

3.3 炭材料在多级孔道沸石分子筛晶化及介孔形成中的作用

3.3.1 炭材料在多级孔道沸石分子筛介孔形成中的作用

3.3.2 炭材料对沸石分子筛晶化的影响

4 炭气凝胶为模板制备晶体内含有可控介孔孔道的MFI沸石分子筛

4.1 间苯二酚-甲醛基的炭气凝胶为模板合成晶体内含有可控介孔孔道的MFI沸石分子筛

4.1.1 炭气凝胶的常压干燥合成及孔结构控制

4.1.2 间苯二酚甲醛基的炭气凝胶为模板合成介孔沸石

4.2 混甲酚-甲醛基的炭气凝胶为模板合成含有晶体内介孔的MFI沸石分子筛

4.2.1 混甲酚-甲醛基炭气凝胶的制备和表征

4.2.2 CmF炭气凝胶为模板制备沸石分子筛合成及表征

4.3 炭纳米复制法表征介孔沸石中介孔孔道的连续性

4.4 炭材料模板法合成介孔杂原子取代沸石：杂原子分布及炭模板烧除

4.4.1 介孔ZSM-5及介孔TS-1的基本表征结果

4.4.2 铝、钛等杂原子在含有晶体内介孔的沸石晶粒中的分布

4.4.3 含铝钛沸石分子筛中模板剂及炭材料的烧除过程研究

4.5 炭材料模板法／脱硅两步法合成具有大介孔孔容的介孔沸石

5 含有序介孔孔道的沸石分子筛合成

5.1 有序介孔沸石分子筛合成的一些背景知识及基础研究

5.1.1 有序介孔沸石分子筛合成的可能性

5.1.2 有序介孔沸石合成的困难

5.2 炭材料模板存在下SBA-15孔壁重结晶合成有序介孔沸石

5.2.1 CMK-5为模板SBA-15孔壁重结晶实验及产品表征

5.2.2 OMZ-1形成过程中炭材料结构的影响

5.3 表面活性剂及其硅烷化类似物混合模板合成含蠕虫状介孔沸石

5.3.1 三甲氧基硅丙基二甲基十八烷基氯化铵为模板合成介孔沸石

5.3.2 表面活性剂及其硅烷化类似物混合模板合成含蠕虫状介孔沸石

5.3.3 OMZ-2的形成过程

5.4 炭材料及表面活性剂为模板合成有序介孔沸石分子筛的比较

6 介孔纳米沸石团聚体：催化性能及无第二模板合成

6.1 介孔TS-1纳米沸石团聚体在含硫化合物氧化脱除反应中的催化性能

6.1.1 介孔TS-1纳米沸石团聚体：CMK-3为模板合成及表征

6.1.2 介孔TS-1纳米沸石团聚体在模型含硫化合物氧化脱除中的催化性能

6.2 介孔纳米沸石团聚体的无第二模板合成

6.2.1 介孔ZSM-12纳米沸石团聚体的无第二模板法合成

6.2.2 成核促进剂存在条件下合成含有介孔结构的纳米ZSM-5团聚体

6.3 基于纳米颗粒组装的多级孔道沸石分子筛合成化学

6.3.1 沸石分子筛晶化过程

6.3.2 多级孔道沸石分子筛介孔形成、孔结构控制及硬模板的作用

6.3.3 多级孔道沸石分子筛产物：动力学控制结果

7 多级孔道沸石分子筛在2-甲基萘选择甲基化反应中的应用

7.1 国内外研究工作概述

7.2 2，6-二甲基萘合成体系的量子化学计算分析

7.2.1 量子化学计算方法

7.2.2 计算方法的可靠性

7.2.3 计算结果及讨论

7.2.4 量子化学计算结果对反应结果的理解及沸石催化剂的理想结构

7.2.5 不同烷基化试剂条件下的6，7位异构体的分子尺寸的区别

7.3 沸石杂原子同晶取代的新方法及含锆杂原子沸石分子筛的合成

7.3.1 技术路线的科学背景

7.3.2 实验方法及产品表征

7.4 多级孔道ZSM-5上催化2，6-二甲基萘合成

7.4.1 催化反应方法

7.4.2 合成反应催化效果

8 主要结论和创新点

8.1 主要结论

8.2 主要创新点

8.3 今后工作的建议

参考文献

作者学术成果索引

致谢

多级孔道沸石分子筛是指具有额外介孔或大孔孔道的沸石分子筛，它同时具有沸石分子筛及介孔材料的优点，具有很高的酸性、水热稳定性及多级孔道结构，被学术界和工业界公认为是潜在的下一代催化材料，有望在重油裂化、大分子催化及精细化工等领域中发挥重要作用。它的合成、表征及催化应用是近十年来催化材料领域的研究热点。尽管已经开展了大量的探索性研究工作，但该方向仍未得到系统深入的研究，依然存在着诸多未解决的关键问题：如在理论层面，多级孔道沸石分子筛中介孔的形成机理及第二模板的作用仍不清楚；在合成技术层面，目前多级孔道沸石分子筛的合成成本过高，产品中介孔结构的可控性及介孔有序性较差；在催化研究层面，反应类型有待拓宽，同时迫切需要明确介孔对催化反应性能提升的具体机制等。
　　针对上述若干关键问题，《大连理工大学学术文库：多级孔道沸石分子筛的合成表征及催化应用》中发展了硬模板、软模板及无第二模板存在条件下的多级孔道沸石分子筛合成路线，详细研究了沸石分子筛在相应条件下的晶化过程，深入认识不同合成路线所蕴含的共同点，提出了多级孔道沸石分子筛晶化机理及介孔形成机理，同时考察了典型材料的催化性能。

《大连理工大学学术文库：多级孔道沸石分子筛的合成表征及催化应用》详细研究了沸石分子筛在硬模板、软模板及无第二模板存在条件下的晶化过程，开发了硬模板、软模板及无第二模板存在条件的多级孔道沸石分子筛的合成路线，认识不同路线背后的共同点，并对所形成的多级孔道沸石分子筛样品进行详细的表征，同时考察典型材料的催化性能。