Beta沸石的无氨廉价化合成研究

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Beta沸石是美国Mobile公司的Wadlinger等1967年首次研究开发的,是高硅沸石中唯一具有三维十二元环直通道体系的沸石,并且是唯一具有中孔径手性孔网络结构的沸石。Beta沸石由于其特殊的BEA拓扑结构,硅铝比可在几十至几百的范围内调变,兼具酸催化活性和结构选择性,同时还具有较高的热稳定性(晶格破坏温度大于1200℃)、水热稳定性及耐磨性能,在催化、吸附等方面表现出优良的性能,近年来已迅速发展成为一种新型的催化材料,具有广泛的应用前景。目前Beta沸石的合成主要采用的水热晶化法,成本较高、工艺复杂、环境污染严重,极大地限制了在工业中的应用。因此,降低其合成成本,优化合成工艺,减少对环境的污染具有重要的实际意义。本论文研究了以廉价TEABr为模板剂,未添加氢氧化铵做助剂,存在晶种的体系中,合成原料、晶化温度、晶化时间、模板剂用量、水硅比及晶种对合成过程的影响,优化了合成条件;在此基础上,合成了硅铝比较低的Beta沸石;对在优化条件下不同晶种添加量所合成出的Beta沸石和低硅铝比Beta沸石对苯/丙烯烷基化反应的催化性能进行了评价。实验结果表明,未添加氢氧化铵做助剂,在以TEABr作模板剂,存在晶种的水热法合成Beta沸石条件下,使用KOH和NaOH共同做碱源,硅溶胶做硅源,拟薄水铝做铝源,较优的合成工艺条件为(Na2O+K2O):Al2O3:TEABr:H2O:SiO2=0.23:0.033:0.20:15:1,晶种添加量15%(SiO2wt%),晶化温度为145℃,晶化时间为5天,在此条件下可合成出较高的结晶度和纯度的Beta沸石;在此条件下,适当调节体系碱度和晶化时间,成功合成出n(SiO2)/n(Al2O3)为10~20的低硅铝比Beta沸石。对苯/丙烯烷基化反应的催化性能上,晶种添加量8%~30%(SiO2wt%)所合成的Beta沸石表现出较高的选择性,其中晶种添加量20%(SiO2wt%)的Beta沸石表现出较高的转化率,为40%;实验所合成的低硅铝比n(SiO2)/n(Al2O3)为10~20的Beta沸石在反应中稳定性随硅铝比的降低而降低,其中硅铝比为20的样品对反应的转化率为37%。
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