异丁烷/丁烯烷基化氧化铝基固体酸催化剂的制备及催化性能

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21706176
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0815.能源化工
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Alkylation of isobutane with butenes is an industrial processes of great importance for the production of high octane gasoline. Due to growing awareness of environmental issues, efforts are directed towards safer and easily regenerable catalysts. Solid acid catalysts are receiving increased attention. Among thevarious parameters affecting, acid properties are probably the most important as it is known that acid strength affects the protonation of the olefin and the rate of hydride transfer. Sulfated alumina-based metal oxides as the new solid acid catalysts will be prepared, which own controllable structure, high surface area, high thermal stability and adjustable acidic center. The project aims to.improve the understanding of binding state between sulphur oxides and the surface of alumina-based mesoporous materials with different composition and structure and how this bonding interaction influences the stability and acidity of solid acid catalysts, and further to design a new and controllable approach for synthesis of highly ordered mesoporous aluminum-based oxides. By optimizing the cooperative co-assembly synthetic conditions and the hydrolysis, condensation of Al and metal heteroatom precursors can be controlled to adjust the amount of Al and heteroatom hydroxyl groups and the interaction between Al and heteroatom species. As a result, the coordination status, electronic properties, type and content of surface hydroxyl will be controlled at the atomic scale by the selective incorporation of metal heteroatoms with different atomic radius and electronegativity into mesoporous framework of alumina. The quantum chemical method based on density functional theory and various characteristic techniques will be applied to study the intrinsic correlation between reactant and catalyst, mesostructure, acidity of resultant sulfated alumina-based catalysts and their catalytic performance, which may be further used to clarify the mechanism of isobutane/ butene alkylation. The design of new solid acid catalyst with ordered structures, high stability and adjustable acidic strength will increase the.efficiency of alkylation, which may find broader applications in petrochemical industry.
异丁烷/丁烯烷基化反应生产高辛烷值清洁汽油的固体酸催化剂研发面临诸多方面的挑战。本课题针对异丁烷/丁烯烷基化反应对固体酸催化剂比表面积高、表面酸性适中和低温活性好的要求,提出了基于氧化铝基金属氧化物来制备介孔固体酸催化剂的研究思路。通过优化自组装条件,调控掺杂金属原子和铝物种的水解-聚合速率,改变硫酸根的引入方式,实现在介观尺度上自组装的同时,在微观尺度上调节氧化铝基金属氧化物中无机物种的配位状态、铝羟基含量和电子性质,达到对硫化后所形成酸性位的强度、密度及类型的有效调控,从而提高异丁烷/丁烯烷基化反应的反应效率。借助理论计算,通过现代表征技术,探究硫酸根与载体表面的结合方式,阐明催化剂表面性质与催化稳定性之间的关系,揭示催化剂的催化作用及失活机理,实现高效烷基化固体酸催化剂的可控制备,为硫化氧化铝基固体酸催化剂在异丁烷/丁烯烷基化反应中的工业化应用奠定基础。

结项摘要

高辛烷值烷基化汽油具有绿色、清洁的优点,能较好地解决能源供应与环境保护对油品的要求。异丁烷/丁烯烷基化反应生产高辛烷值清洁汽油的固体酸催化剂研发仍面临诸多方面的挑战。本项目针对异丁烷/丁烯烷基化反应对固体酸催化剂比表面积高、表面酸性可调和低温活性好的要求,制备了基于氧化铝基系列金属氧化物(包括Mg-Al复合氧化物、Zr-Al复合氧化物、Cu-Al复合氧化物及纳米氧化锆等多种材料的可控合成),进而获得了介孔固体酸催化剂。通过采用水热合成、溶剂挥发自组装等合成方法,优化了自组装条件,调控了掺杂金属原子和铝物种的水解-聚合速率,改变了硫酸根的引入方式,实现在介观尺度上自组装的同时,在微观尺度上调节氧化铝基金属氧化物中无机物种的配位状态、铝羟基含量和电子性质,达到了对硫酸化后所形成酸性位的强度、密度及类型的有效调控。以生物柴油的酯交换反应为探针反应,考察了硫酸根引入量对催化剂的酸量、酸类型及分布、酸强度的影响。阐明了表面硫物种与金属离子的键合状态,并将其酸性能与催化活性及稳定性进行了关联。理论计算的结果表明,硫酸根吸附位置和氢原子的位置分布决定L酸与B酸中心的结构,其中独立的三足离子态硫酸根结构为活性中心B酸最为稳定的存在形式。同时,对异丁烷/丁烯烷基化反应装置的反应流程进行了优化,并以不同酸强度的Y型沸石分子筛为例,对反应条件进行了探索优化。对合成的系列氧化铝基氧化物固体酸催化剂进行了烷基化性能表征,得到了初步的结果,目前催化剂的表面性能与目标产物的选择性的关系及失活机理仍在进一步研究中。以期通过高效表面酸性可调的固体酸催化剂的制备,为硫酸化氧化铝基固体酸催化剂的工业化应用奠定基础。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Solvothermal-assisted evaporation-induced self-assembly of ordered mesoporous alumina with improved performance
溶剂热辅助蒸发诱导的有序介孔氧化铝自组装性能改善
  • DOI:
    10.1016/j.jcis.2018.06.031
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Colloid and Interface Science
  • 影响因子:
    9.9
  • 作者:
    Pan Dahai;Chen Wei;Huang Xiaodan;Zhang Jun;Yang Yannan;Yu Feng;Chen Shuwei;Fan Binbin;Shi Xiufeng;Cui Xingyu;Li Ruifeng;Yu Chengzhong
  • 通讯作者:
    Yu Chengzhong
Facile synthesis of micro-mesoporous alumina-zirconia nanocrystals with tailoring texture
轻松合成具有剪裁织构的微介孔氧化铝-氧化锆纳米晶
  • DOI:
    10.1016/j.cplett.2018.08.042
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
    Chemical Physics Letters
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Guoliang Shi;Feng Yu;Yan Wang;Dahai Pan;Xiaoliang Yan;Ruifeng Li
  • 通讯作者:
    Ruifeng Li
A stable mesoporous super-acid nanocatalyst for eco-friendly synthesis of biodiesel
用于生物柴油环保合成的稳定介孔超酸纳米催化剂
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2019.01.168
  • 发表时间:
    2019-05
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Wang Huigang;Li Yixiao;Yu Feng;Wang Quanhua;Xing Bin;Li Duichun;Li Ruifeng
  • 通讯作者:
    Li Ruifeng
Synthesis of Ordered Mesoporous Zr-Al Composite Oxides with Excellent Structural and Textural Properties and Extremely High Stability
具有优异结构和织构性能以及极高稳定性的有序介孔Zr-Al复合氧化物的合成
  • DOI:
    10.3390/ma13133036
  • 发表时间:
    2020-07
  • 期刊:
    Materials
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Yu Feng;Bi Shinan;Liu Tonghui;Pan Dahai;Chen Shuwei;Yan Xiaoliang;Fan Binbin;Li Ruifeng
  • 通讯作者:
    Li Ruifeng
Synthesis of ordered macro-mesoporous Mg-Al composite oxides with high thermal stability and mechanical strength
高热稳定性和机械强度有序大介孔镁铝复合氧化物的合成
  • DOI:
    10.1016/j.matlet.2018.04.068
  • 发表时间:
    2018-08
  • 期刊:
    Materials Letters
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Pan Dahai;Chen Wei;Yu Feng;Chen Shuwei;Yan Xiaoliang;Shi Xiufeng;Fan Binbin;Li Ruifeng
  • 通讯作者:
    Li Ruifeng

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其他文献

沿空巷道非对称底鼓机理及防控研究
  • DOI:
    10.13545/j.cnki.jmse.2020.0331
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    采矿与安全工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王志强;王鹏;吕文玉;石磊;苏泽华;武超;于峰
  • 通讯作者:
    于峰
PVC-CFRP管混凝土柱-钢筋混凝土环梁T型节点拟静力试验与弯矩-曲率恢复力模型研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    工程力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    于峰;方圆;李子龙;秦尹;陈颖
  • 通讯作者:
    陈颖
纯四方相硫化氧化锆催化剂的制备及其生物柴油合成应用研究(英文)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    燃料化学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    石国亮;于峰;闫晓亮;李瑞丰
  • 通讯作者:
    李瑞丰
补偿收缩钢渣混凝土柱应力-应变关系研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    建筑材料学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    于峰;王旭良;张扬;徐琳
  • 通讯作者:
    徐琳
碳纤维和角钢复合加固混凝土柱承载力研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
    工业建筑
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    于峰;贺拴海
  • 通讯作者:
    贺拴海

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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