介孔沸石的模板法合成及其催化應用

由于其良好的微觀結構、大的比面、高的熱和水穩(wěn)定性、骨架酸中心、可替代的陽離子等優(yōu)點，為此，廣泛應用于化工行業(yè)。它也是工業(yè)中應用最多的催化劑之一。在沸石晶體上制造介孔以提高催化劑的物質傳輸性能,已經在工業(yè)制備超穩(wěn)Y沸石催化劑中應用,使用的方法就是水熱處理1模型法合成界面中的沸騰石1.1碳模板碳模硬模板主要是指模板在合成凝膠中不與體系中的硅源或者鋁源作用,僅僅是占據(jù)空間.晶化后的樣品在焙燒或者使用其他處理方法除去介孔模板,就可以得到介孔孔道.在硬模板中,碳模板是最早被報道用來合成介孔沸石的,同時也是報道最多的一種硬模板.在所有報道的碳模板中,主要包括:碳納米粒子2000年Jacobsen等人有序介孔碳(CMK-n)自從被合成報道以后,逐漸成為合成多孔材料中重要而有效的一類硬模板氣凝膠狀態(tài)的碳是具有較大孔徑和較厚孔壁的一種特殊狀態(tài)的介孔碳.Tao等人最近,一些無機納米粒子也開始被用作介觀模板來合成介孔沸石使用硬模板合成的介孔沸石中的介孔孔容一般比較大,例如使用碳納米粒子、氣凝膠碳或者介孔碳合成的介孔分子篩的介孔孔容都超過了1cm在使用硬模板合成介孔沸石的發(fā)展過程中,碳模板始終占據(jù)主導地位,這主要是由于碳模板的成本較低,而且除去模板過程簡單方便,在除去沸石模板的焙燒過程中,就可以把碳模板一并除去.1.2硅源水解合成介孔沸石軟模板是指模板在合成體系中同硅源或者鋁源發(fā)生作用或者組裝,從而形成介孔.常見的軟模板主要有高分子聚合物、有機硅烷以及表面活性劑等.2006年,Xiao研究小組首次報道了使用高分子聚合物(polydiallyldimethylammoniumchloride,PDAD-MAC)為模板成功地合成了介孔β沸石韓國Ryoo教授選擇了長鏈有機硅烷作為介觀模板合成介孔沸石,取得了成功.該研究小組首先使用了親水的[(CH最近,Shi研究小組通過仔細控制硅源水解過程使用常規(guī)表面活性劑(C使用軟模板合成的介孔沸石的介孔孔容同使用硬模板合成的樣品相比要小一些,一般集中在0.2~0.5cm2介質中沸騰石的氧化應用2.1沸石材料作為催化劑的應用由于沸石在石油化工特別是煉化反應中應用廣泛介孔沸石催化劑不僅僅應用在一些煉化中的氣相反應,還可以應用在一些精細化工中的液相酸催化反應,如縮合反應、酯化反應等相對于介孔硅鋁沸石,介孔硅鈦沸石的合成比較少,只有一種介孔Ti-ZSM-11(TS-2)的合成及催化性能被報道在很多重要的工業(yè)催化反應中,沸石材料不僅僅作為催化劑使用,還可以作為載體負載貴金屬活性中心(Pd,Pt等)(表3)加氫與加氫脫硫這兩類反應是研究比較多的反應,在這兩類反應中,與常規(guī)的介孔硅鋁材料和γ-Al介孔沸石作為載體不僅應用在煉油化工反應中還可以廣泛地應用在精細化工反應中,例如介孔沸石通過離子交換方法可以負載堿性中心如K3沸石的合成mf介孔沸石的合成與催化應用的研究自從2006年使用軟模板合成介孔沸石的報道之后進入一個新的發(fā)展階段.綜合前期研究的特點,以下幾點可能是下一個階段的研究發(fā)展趨勢:(1)模板的實用性.目前研究比較多的模板是碳模板和高分子聚合物,這主要是由于這兩種模板基本上都是已經商業(yè)化的產品,成本比較低.盡管一些新型的有機硅烷或者模板劑可以合成出更有特色的樣品,但是在催化活性沒有明顯提高的前提下,合成成本仍然是模板選擇的重要參考條件之一.(2)沸石種類的拓展.目前被合成最多的介孔沸石是ZSM-5沸石,其他沸石如β,ZSM-11,ZSM-12SOD,X,Y和A沸石等也有少量報道.但是相對于數(shù)百種沸石而言,介孔沸石的種類還是很少的.而且從骨架構成上看,硅鋁沸石或者全硅沸石(Silicalite-1,MFI)是主體.其他構成如鈦硅沸石,磷酸鋁沸石報道都很少.因此尋找一個通用性的方法來合成更多種類的介孔沸石仍將是介孔沸石合成研究的重點之一.(3)應用的廣泛性.目前大多數(shù)介孔沸石仍然局限于作為催化劑或者載體應用在傳統(tǒng)煉化中的一些典型反應,如裂化、烷基化等,可以被認為是具有介孔的沸石催化劑.但是從另一方面,介孔沸石也是具有沸石功能(強酸性、高穩(wěn)定性等)的介孔材料,應該在介孔材料的應用領域有更廣泛的應用,例如作為一個復合功能的載體而應用在精細化工中的很多典型反應,如縮合、酯化、Heck、偶合反應等.這一方面已經有了一些研究,但是涉及到的反應類型還不夠廣闊.作為一類重要的多孔材料,介孔沸石應