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MCM-22的温和剥离及其衍生分子筛对钴催化费-托合成产物分布的调控机制

批准号:
21406179
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
郝青青
依托单位:
学科分类:
能源化工
结题年份:
2017
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈汇勇、刘小通、梁斌、刘锫、杨沛霖

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项目成果

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中文摘要
将费-托(FT)活性金属与分子筛组装为双功能催化剂,是调控FT合成产物分布、高选择性合成目标液体燃料的有效策略,但由于酸性、孔结构等因素的交互影响,限制了双功能催化剂的优化设计。综合分析MCM-22族分子筛(MCM-22、MCM-36和ITQ-2)及其前驱体MCM-22(P)的相关研究结果,本项目以含聚氧乙烯基的新型季铵盐为溶胀剂,揭示MCM-22(P)的溶胀和剥离机制,解决温和条件下MCM-22(P)完全剥离的难题;借助MCM-22族分子筛结构规整、酸中心来源和分布相同、孔结构和尺寸可调的结构特点,构筑负载Co双功能催化剂,研究其催化FT合成的产物分布规律。采用不同手段研究分子筛及催化剂的结构、织构、酸性等,并与FT反应结果进行关联分析,揭示双功能催化剂中酸性、孔尺寸、钴物种分布及三者之间可能的协同效应影响FT合成产物分布的作用机制,为进一步优化设计高效FT合成双功能催化剂提供理论指导。
英文摘要
Combinating of Fischer-Tropsch (FT) active metals with micro-meso hierarchical zeolites to obtain a bifunctional catalyst is an effective strategy for tuning the product distribution and synthesizing liquid fuel with high selectivity through one-step process. However, the coupling of the acidic properties, porous structure, and the distribution of FT active metals hinders the further optimal design of a higher performance bifunctional catalyst for FT synthesis. Based on the comprehensive analysis of the structural properties of MCM-22, MCM-36, ITQ-2, and their layered precursor MCM-22(P), herein, we proposed that by using the MCM-22(P) as a matrix, novel quaternary ammonium salt with polyoxyethylene group chain and long-chain alkyl group as a swelling agents, the hydrogen bond between the layers of the zeolite will be removed, and overcome the problem of delamination of the layered zeolite under mild conditions. Consequently, the MCM-22, MCM-36, and ITQ-2 with defined components, identical source and distribution of acdic sites, and adjustable pore size can be obtained, and the FT bifunctional catalyst models will be designed through combinating the cobalt with the synthesized zeolites. The product distribution of FT synthesis was quantitatively correlated with the structure, texture, component of the surface species, acidity, and the distribution of cobalt species of the catalysts, which are characterized by N2 adsorption-desorption at low temperature, XRD, NH3-TPD, pyridine IR, TEM, XPS, and TG-DSC techniques. The influencing mechanism of the acidity, pore size, distribution of cobalt species, and the synergistic effect of the three factors on the FT product distribution will be determined, which will provide the theoretical direction for development of a high-performance FT bifunctional catalyst for one-step selectively synthesizing the desired liquid fuel.
将费-托(FT)合成反应的活性金属与分子筛组装为双功能催化剂,是调控FT合成产物分布、高选择性合成目标液体燃料的有效策略。但由于传统分子筛的微孔结构及微米级颗粒尺寸,导致该类催化剂存在FT反应活性低和甲烷选择性高的问题。同时,由于酸性、孔结构等因素的交互影响,限制了双功能催化剂的优化设计。鉴于MCM-22族分子筛相同的酸中心及其分布(MWW片层)、可在较大范围内调变的垂直片层间距(~2.7 nm ~ 完全开放的ITQ-2)、确定的组成和规整的结构等特征,本项目以含聚氧乙烯基的新型季铵盐为溶胀剂,研究了室温条件下MCM-22前驱体(MCM-22(P))的溶胀规律,在此基础上制备了MWW片层结构和酸性位破坏很小的ITQ-2剥离型分子筛和MCM-36柱撑型分子筛。结合材料的表征结果,揭示了影响MCM-22(P)溶胀和剥离的关键因素。以MCM-22、ITQ-2和MCM-36分子筛为载体,Co为活性中心,制备了一系列孔结构、酸性位和Co物种分布不同的FT合成催化剂,获得了高于传统Co/SiO2催化剂催化活性和一步高选择合成液体燃料的Co/ITQ-2双功能催化剂。结合不同催化剂的XRD、物理/化学吸附、显微分析等表征结果,从微观水平上对催化剂的结构、酸性、还原行为及不同催化功能之间的协同作用等与FT反应性能之间的关系进行了合理的关联分析,特别是明确了这些因素在影响催化剂活性及选择性控制FT产物分布方面的作用机制。
期刊论文列表
专著列表
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会议论文列表
专利列表
One-step green approach for synthesizing highly ordered pillaring materials via ultrafast transportation
通过超快传输合成高度有序支柱材料的一步式绿色方法
DOI: 10.1016/j.clay.2016.02.009
发表时间: 2016
期刊: Applied Clay Science
影响因子: 5.6
作者: [Qing-Qing Hao, Yong-Hong Song, Bing-Sen Zhang, Huan-Huan Yang, Jian-Gang Chen, Yong-Hua Zhao, Zhao-Tie Liu, Yun-Hang Hu, Zhong-Wen Liu, Wei Wang, Dang-Sheng Su, Jian Lu]
通讯作者: Jian Lu
DOI: 10.1016/j.cattod.2016.01.042
发表时间: 2016-10-01
期刊: CATALYSIS TODAY
影响因子: 5.3
作者: [Hao, Qing-Qing, Lei, Chun-Yan, Liu, Zhong-Wen]
通讯作者: Liu, Zhong-Wen
单层MWW分子筛结晶组装机理及其催化傅克酰基化反应行为
  • 批准号:
    22378325
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    郝青青
  • 依托单位:
苯与长链烯烃烷基化反应纳米薄层分子筛催化剂的设计合成及催化机理研究
  • 批准号:
    21978233
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    郝青青
  • 依托单位:
国内基金
海外基金