多级复合孔沸石材料的可控制备及催化性能研究

In the porous catalytic materials, the type and size of porous channel have related with the absorption and diffusion in the process of catalytic reaction to affect the catalytic activities and selectives of materials. Therefore, selection, construction or modulation of the channel properties in porous materials is the important means to improve the catalytic performance of porous materials. The program will be try to prepare the hierarchical porous zeolite. The hierarchical porous zeolite containing micopres - mesopores - macropores will be obtained throug constructing the zeolite nanocrystals, soft template and hard template. The variation of channel system, acidity, and wall thickness in the hierarchical porous zeolite will be investigated by adjusting the performance of the nanocrystals and templates. The cotrolled preparation of hierarchical porous zeolite can be achieved. In addition, tert-butylation of phenol and 1, 3, 5-triisopropyl benzene cracking as the model reaction will be carried out to evaluate the catalytic activities of hierarchical porous zeolite. The effect of the preparation, porous channels of the hierarchical porous zeolite on the catalytic properties can be explored. The series of hierarchical porous zeolites will have good applications in the petrochemical industry as well as catalytic reaction involved large molecules.

在多孔催化材料中，孔道的类型和大小与催化反应过程中分子的吸附和扩散作用密切相关，进而影响材料的催化活性和选择性。因此，构造和调变多孔材料的孔道性质是提高多孔材料催化性能的重要手段。本项目计划开展多级复合孔沸石催化材料的研究。拟采用沸石纳米晶和软模板、硬模板构建同时含有微孔-介孔-大孔结构且稳定性优良的多级复合孔沸石材料。改变沸石纳米晶和模板的性质来考察多级孔沸石的孔道类型、孔径大小、酸性及孔壁厚度的变化情况，实现多级复合孔沸石材料的可控制备。此外，本项目选择苯酚与叔丁醇的烷基化和1, 3, 5—三异丙苯的裂化作为模型反应，考察多级复合孔沸石材料的催化性能，探索多级复合孔沸石催化材料的制备、孔道组成对其催化性能的影响规律。该系列多级复合孔沸石材料在石油化工及有大分子参与的催化反应方面会有良好的应用前景。

在多孔催化材料中，孔道的类型和大小与催化反应过程中分子的吸附和扩散作用密切相关，进而影响材料的催化活性和选择性。因此，构造和调变多孔材料的孔道性质是提高多孔材料催化性能的重要手段。本项目首先制备了微孔-介孔复合分子筛。将ZSM-5沸石纳米晶与软模板柠檬酸等自组装，再辅以水热晶化的方法制备多级复合孔沸石材料，采用XRD、SEM、TEM、NMR、FT-IR、NH3-TPD、物理吸附等方法对制备的多级复合孔沸石材料进行组成、结构、状态及物理化学性质的表征分析。并研究了沸石晶粒的尺寸和软模板用量等因素对多级复合孔沸石材料在苯酚叔丁基烷基化反应中的催化作用及影响。其次制备了微孔-介孔-大孔复合分子筛。通过聚合物阳离子修饰的胶体小球与沸石纳米晶先吸附后离心，再辅以水热晶化的方法制备多级复合孔沸石材料。采用XRD、SEM、TEM、NMR、FT-IR、NH3-TPD、物理吸附等方法对制备的多级复合孔沸石催化材料进行组成分析、结构状态和物理化学性质的表征，并研究该系列材料在苯酚叔丁基化反应中的酸催化性能。在项目实施过程中，改变沸石纳米晶和模板的性质来考察多级孔沸石的孔道类型、孔径大小、酸性的变化情况，实现多级复合孔沸石材料的可控制备。此外，本项目选择苯酚与叔丁醇的烷基化作为模型反应，考察多级复合孔沸石材料的催化性能，探索了多级复合孔沸石催化材料的制备、孔道组成对其催化性能的影响规律。通过系列多级孔材料的催化结果可见，多种孔道复合比单一的孔材料的催化性能更加优异。多级孔沸石材料中的微孔晶体，能够为苯酚叔丁基化反应提供酸中心，而存在的介孔和大孔为反应提供大的扩散通道，减少传质和扩散。该系列多级复合孔沸石材料在石油化工及有大分子参与的催化反应方面会有良好的应用前景。