Mechanisms of small alkane activation and aromatization on zinc-modified zeolite catalysts

锌改性沸石催化剂上小烷烃活化及芳构化机理

基本信息

项目摘要

Light paraffins (C2−C4) are contained in oil and natural gas and can be processed on zeolite catalysts in a mixture of aromatic hydrocarbons (toluene, xylenes, etc.), which are widely used in the petrochemical industry to synthesize more valuable substances or improve the quality of motor fuels. Zeolite modifications with metals (e.g., zinc) increase the efficiency of light (small) alkane processing into aromatic hydrocarbons. Zinc-modified zeolites contain usually, besides Brønsted acid sites (BAS), different Zn species including Zn2+ cations or zinc oxide species of different dimensions and localizations in the zeolitic pores. The role of different Zn species in the primary activation of the alkane and the subsequent aromatization is still unclear.The project intends to perform a targeted synthesis of two zeolite samples of ZSM-5 or BEA type, containing exclusively one type of zinc species in the pores, either Zn2+cations or small zinc oxide species (ZnO) with a size by order of magnitude of 1 nm. This will help to establish differences in the mechanisms of activation and aromatization of C2−C4 alkanes on zeolites containing cations Zn2+ or ZnO species, and it will help us find out what particular zinc species ensure the efficient conversion of small alkanes into aromatic molecules.The implementation of the project includes the following main stages:1. Establishing the role of Brønsted acidic sites (BAS) and zinc species in the activation of the C-H bonds of alkanes. 2. Determination of synergistic action of BAS and zinc species in the activation of C-H bonds of small alkanes.3. Identification of primary intermediates formed during the interaction of alkanes with zinc species. Determination of the similarity and difference in the structure of these intermediates for Zn2+ - and ZnO-zeolites.4. Analysis of the evolution of primary intermediates into subsequent secondary intermediates, and further transformation in to aromatic products.An analysis of the nature and structure of the intermediates of the interaction of alkanes with zinc-containing zeolites will be performed by 13C MAS NMR in situ. Rationalization of the role of BAS and various zinc species in the activation of CH bonds of alkanes will be based on the analysis of both, the regioselectivity and the rate of H/D hydrogen exchange between BAS and various CHn (n = 1−3) fragments of alkanes obtained by monitoring the kinetics of this exchange by the 1H MAS NMR method in situ. 1H MAS NMR and 67Zn MAS NMR studies of the BAS and Zn sites complete the applied methods.The obtained fundamental information will make it possible to clarify the role of different zinc centers and BAS in the activation of particular C-H bonds of alkane and its aromatization on zeolite catalysts. The new information provides the basis for the rational design and operation of heterogeneous catalysts for aromatization of small alkanes based on zinc modified zeolites.
轻石蜡(C2−C4)存在于石油和天然气中,可以在沸石催化剂上以芳烃(甲苯、二甲苯等)的混合物进行加工,在石化工业中广泛用于合成更有价值的物质或提高汽车燃料的质量。用金属(如锌)修饰沸石可以提高轻(小)烷烃加工成芳烃的效率。锌改性沸石除了含有Brønsted酸位(BAS)外,通常还含有不同种类的锌,包括不同尺寸和位置的Zn2+阳离子或氧化锌。不同种类的锌在烷烃的初次活化和随后的芳构化中的作用尚不清楚。该项目拟进行ZSM-5型或BEA型两种沸石样品的定向合成,在孔隙中只含有一种锌,要么是Zn2+阳离子,要么是1纳米量级的小氧化锌(ZnO)。这将有助于建立C2−C4烷烃在含有Zn2+或ZnO阳离子的沸石上的活化和芳构化机制的差异,并有助于我们找出哪种特定的锌能确保小烷烃有效转化为芳香分子。项目的实施主要包括以下几个阶段:1.项目的实施。建立Brønsted酸性位点(BAS)和锌在烷烃C-H键活化中的作用。2. 2 . BAS和锌在活化小烷烃C-H键中的协同作用的测定。烷烃与锌相互作用形成的初级中间体的鉴定。3 .测定Zn2+ -和zno -沸石中间体结构的异同。分析了初级中间体向次生中间体的演化,并进一步转化为芳香产物。用13C - MAS NMR原位分析了烷烃与含锌沸石相互作用中间体的性质和结构。BAS和各种锌在烷烃CH键活化中的作用将基于两者的分析,区域选择性和BAS与烷烃中各种CHn (n = 1−3)片段之间的H/D氢交换速率,通过原位监测这种交换动力学,BAS和各种CHn (n = 1−3)片段之间的氢交换速率。BAS和Zn位点的1H MAS NMR和67Zn MAS NMR研究完成了应用方法。所得的基本信息将有助于阐明不同锌中心和BAS在沸石催化剂上活化烷烃特定碳氢键及其芳构化中的作用。这一新发现为锌改性沸石制备小烷烃芳构化多相催化剂的合理设计和操作提供了依据。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Professor Dr. Jürgen Haase其他文献

Professor Dr. Jürgen Haase的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Professor Dr. Jürgen Haase', 18)}}的其他基金

Electronic properties of topological materials and NMR
拓扑材料的电子性质和核磁共振
  • 批准号:
    442459148
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
NMR and IR-imaging of mass transfer during rehydroxylation of fired clays for rationalizing a novel dating concept of antique artefacts
烧制粘土再羟基化过程中传质的核磁共振和红外成像,以合理化古董文物的新颖约会概念
  • 批准号:
    407209881
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
High-pressure charge distribution in YBa2Cu3O6+y by NMR
通过 NMR 观察 YBa2Cu3O6 y 中的高压电荷分布
  • 批准号:
    317319632
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Application of NMR spectroscopy for the investigation of structure-mobility relations in nanoporous host-guest systems in concerted action with IR Micro-Imaging
核磁共振波谱与红外显微成像协同作用研究纳米多孔主客体系统的结构-迁移关系
  • 批准号:
    277602929
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Micro-Imaging of Transient Concentration Profiles of Guest Mixtures in Zeolite Crystals
沸石晶体中客体混合物瞬态浓度分布的显微成像
  • 批准号:
    259001939
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Metals under extreme conditions
极端条件下的金属
  • 批准号:
    252360796
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Mobility of the host framework and the guest molecules in nanoporous materials investigated by deuterium solid-state NMR and 1H MAS PFG NMR
通过氘固态 NMR 和 1H MAS PFG NMR 研究纳米多孔材料中主框架和客体分子的迁移率
  • 批准号:
    259168689
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Aufklärung des Ladungstransports in funktionalisierten porösen Organosilikaten und Kompositmembranen mit MAS-NMR-Spektroskopie und Diffusometrie
使用 MAS-NMR 光谱和扩散测定法阐明功能化多孔有机硅酸盐和复合膜中的电荷传输
  • 批准号:
    221965951
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Fabrication and physical properties of ferroelectrics confined in nanoporous materials
纳米多孔材料中铁电体的制备和物理性能
  • 批准号:
    5442187
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Experimentalphysik
实验物理
  • 批准号:
    5269984
  • 财政年份:
    1996
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Heisenberg Fellowships

相似国自然基金

昼夜节律性small RNA在血斑形成时间推断中的法医学应用研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
用于小尺寸管道高分辨成像荧光聚合物点的构建、成像机制及应用研究
  • 批准号:
    82372015
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    48.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
tRNA-derived small RNA上调YBX1/CCL5通路参与硼替佐米诱导慢性疼痛的机制研究
  • 批准号:
    n/a
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
中性粒细胞在体内条件下重编程为造血干祖细胞的研究
  • 批准号:
    92068101
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    80.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
Small RNA调控I-F型CRISPR-Cas适应性免疫性的应答及分子机制
  • 批准号:
    32000033
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
Tousled like kinase介导青光眼中视网膜神经节细胞死亡的作用和机制
  • 批准号:
    32000518
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    16.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
小分子化合物促进肝细胞增殖和肝脏再生的研究
  • 批准号:
    32000504
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
SlDCL4调控番茄果实抵抗病毒的分子机制研究
  • 批准号:
    32002098
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
SIRT1调控突变型p53肿瘤细胞死亡的分子机制研究
  • 批准号:
    31970689
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Powering Small Craft with a Novel Ammonia Engine
用新型氨发动机为小型船只提供动力
  • 批准号:
    10099896
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Collaborative R&D
"Small performances": investigating the typographic punches of John Baskerville (1707-75) through heritage science and practice-based research
“小型表演”:通过遗产科学和基于实践的研究调查约翰·巴斯克维尔(1707-75)的印刷拳头
  • 批准号:
    AH/X011747/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grant
Fragment to small molecule hit discovery targeting Mycobacterium tuberculosis FtsZ
针对结核分枝杆菌 FtsZ 的小分子片段发现
  • 批准号:
    MR/Z503757/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grant
Bacteriophage control of host cell DNA transactions by small ORF proteins
噬菌体通过小 ORF 蛋白控制宿主细胞 DNA 交易
  • 批准号:
    BB/Y004426/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grant
Windows for the Small-Sized Telescope (SST) Cameras of the Cherenkov Telescope Array (CTA)
切伦科夫望远镜阵列 (CTA) 小型望远镜 (SST) 相机的窗口
  • 批准号:
    ST/Z000017/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grant
CSR: Small: Leveraging Physical Side-Channels for Good
CSR:小:利用物理侧通道做好事
  • 批准号:
    2312089
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
CSR: Small: Multi-FPGA System for Real-time Fraud Detection with Large-scale Dynamic Graphs
CSR:小型:利用大规模动态图进行实时欺诈检测的多 FPGA 系统
  • 批准号:
    2317251
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
AF: Small: Problems in Algorithmic Game Theory for Online Markets
AF:小:在线市场的算法博弈论问题
  • 批准号:
    2332922
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: FET: Small: Algorithmic Self-Assembly with Crisscross Slats
合作研究:FET:小型:十字交叉板条的算法自组装
  • 批准号:
    2329908
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
NeTS: Small: ML-Driven Online Traffic Analysis at Multi-Terabit Line Rates
NeTS:小型:ML 驱动的多太比特线路速率在线流量分析
  • 批准号:
    2331111
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了