甲苯烷基化合成对二甲苯(PX)过程择型催化剂制备的方法创新与过程控制机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21878027
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0815.能源化工
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Para-xylene (PX) is one of the most important aromatics widely used as the raw materials of polyethylene terephthalate and polyester. Recently, the self-sufficient rate of PX in China is less than 50%. Therefore, it is meaningful for carrying out some research on the synthesis of PX. Commercially, the synthesis of PX by alkylation of toluene with methanol catalyzed by zeolites such as ZSM-5 and MCM-22 is typically shape-selective catalysis process.The design and preparation of shape-selective catalysts therein is the key to obtain a highly shape-selectivity for the production of PX. However, the acidic sites on the external surface of zeolite usually result in the decrease in para-selectivity. The metal oxides modefied zeolites shape-selective catalysts prepared by complexation-impregnation method have been developed, which can maintain the cover of the external acidic sites and the protection of the inner acidic sites on zeolite can be achieved simultaneously. Consequently, the catalysts prepared by complexation-impregnation method exhibit excellent para-selectivity, activity and stability in shape-selective catalysis process. This object covers the following three parts: (1) the process optimization and control for the stability of complex during the complexation-impregnation process; (2) the dispersion mechanism of the metal complexs on the external surface of zeolites and the relationship with the cover of the external surface acidic sites of zeolite; (3) the catalytic performance and the principle thereof for the synthesis of para-xylene over metal oxides modefied zeolites prepared by complexation-impregnation method. The research of this object is believed to provide a further outline for the preparation of highly effcient shape-selective catalysts.
对二甲苯(PX)是一种重要的石油化工产品,主要用于聚酯的生产。当前,我国PX自给率不足50%,积极开展PX合成方面的研究具有重要的现实意义。通过甲苯甲醇直接烷基化合成PX是典型的择形催化过程。微孔分子筛ZSM-5和MCM-22 是常用的择形催化剂,但其外表面酸性位的存在会降低其择形性能。通过络合浸渍法为PX的合成过程设计金属氧化物改性微孔分子筛择形催化剂,可以实现在覆盖分子筛外表面酸性位的同时而不影响其孔道内的酸性质,进而实现在获得高选择性的同时保持催化剂的高活性和高稳定性。本项目拟研究:(1) 络合浸渍过程中络合物稳定性的过程优化与控制;(2) 金属络合物在分子筛外表面的分散机制及其与氧化物覆盖分子筛外表面酸性位效果的相关性;(3) 络合浸渍法制备的金属氧化物改性微孔分子筛催化剂对合成PX过程的择形性能及规律。本课题的研究将为石油化工择形催化剂的制备领域提供一条便捷、高效的新途径。

结项摘要

对二甲苯(PX)是一种重要的石油化工产品,主要用于聚酯的生产。我国的PX的自给率仅为43%,将资源过剩的甲苯最大限度地转化成高附加值PX一直是石油化工过程中一个重要的研究方向。传统的甲苯歧化合成PX中甲苯利用率低下,而以甲苯和廉价的甲醇为原料利用微孔分子筛(以ZSM-5和MCM-22为代表)择型催化烷基化合成PX可有效提高甲苯利用率。 其中,该催化反应的反应条件和PX的选择性直接与微孔分子筛的孔道结构和表面酸性质等有着中重要关联。. 本项目以MCM-22为催化剂研究平台,围绕覆盖该材料的表面酸性位而不影响孔道内酸性位的前提下,通过MgO预沉积、TiO2改性等多种方法制备了多种改性的MCM-22催化剂。研究发现:相比传统的Mg(NO3)2等金属盐直接浸渍,MgO预沉积过程中的有机模板剂因为尺寸大于MCM-22孔口尺寸,可以有效保护分子筛的孔道结构;而TiO2改性则构筑了较大尺寸的金属盐前驱物,避免了金属氧化物沉积在MCM-22孔道内。在覆盖外面表酸性位的同时保护原孔道内部的酸性位。该两种催化剂在择型催化合成PX过程中,在反应温度为350-400°C条件下,甲苯的转化率分别为15.27%和23.35%,而PX的选择性分别达到为65.38%和58.99%。该催化剂具有良好的催化稳定性。结合多种表征技术,提出了构筑大尺寸金属前驱体物质的设计原理。此外,除了烷基化反应,本项目还制备了g‑C3N4‑HMCM‑22复合材料,研究了其在催化间二甲苯异构化合成PX反应中催化性能。研究发现:g-C3N4的引入可以改变间PX异构化反应的产物分布。结合催化剂表征发现g-C3N4能有效抑制孔口的Brönsted酸强度以及增加了外表面Lewis酸性位点的数量,从而提高了PX的选择性。. 本项目围绕PX的合成,为金属氧化物改性微孔分子筛择形催化剂的制备开辟一条便捷高效的新途径,对于积极开展PX合成方面研究工作具有重要的现实意义。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Selective production of γ-Valerolactone from ethyl levulinate by catalytic transfer hydrogenation over Zr-based catalyst
锆基催化剂催化转移加氢选择性乙酰丙酸乙酯生产γ-戊内酯
  • DOI:
    10.1007/s11164-021-04646-w
  • 发表时间:
    2022-01
  • 期刊:
    Research on Chemical Intermediates
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Zhang Zhongze;Liu Zonghui;Gu Zhiyuan;Wen Zhe;Xue Bing
  • 通讯作者:
    Xue Bing
Ammonium Hexafluorosilicate (AHFS) Modified HMCM‐22 As Efficient Catalysts for Alkylation of Phenol with Methanol
六氟硅酸铵 (AHFS) 改性 HMCM–22 作为苯酚与甲醇烷基化的高效催化剂
  • DOI:
    10.1002/slct.202202974
  • 发表时间:
    2022-12
  • 期刊:
    Chemistry Select
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liu Zonghui;Xie Dehua;Ran jianzhou;Wu Jing;Liu Na;Xue Bing
  • 通讯作者:
    Xue Bing
负载型催化剂La2O3/MCM-22 的制备及其催化甲苯烷基化合成PX 综合实验设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    实验技术与管理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    柳娜;王非;许杰;薛冰
  • 通讯作者:
    薛冰
High Efficiency Catalytic Transfer Hydrogenation of Furfural to Furfuryl Alcohol Over Metallic Oxide Catalyst
金属氧化物催化剂上糠醛高效催化转移加氢制糠醇
  • DOI:
    10.1007/s10562-022-03924-5
  • 发表时间:
    2022-01
  • 期刊:
    Catalysis Letters
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Liu Zonghui;Zhang Zhongze;Wen Zhe;Xue Bing
  • 通讯作者:
    Xue Bing
Potassium-doped carbon nitride supported on SBA-15 for enhanced catalytic Knoevenagel condensation under mild conditions
SBA-15 负载钾掺杂氮化碳,用于在温和条件下增强催化 Knoevenagel 缩合反应
  • DOI:
    10.1016/j.apcata.2022.118677
  • 发表时间:
    2022-05
  • 期刊:
    Applied Catalysis A: General
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wu Feng;Du Juan;Liu Na;Xu Jie;Xue Bing
  • 通讯作者:
    Xue Bing

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其他文献

Grafted Polyethylene Glycol–Graphene Oxide as a Novel Triphase Catalyst for Carbenes and Nucleophilic Substitution Reactions
接枝聚乙二醇-氧化石墨烯作为卡宾和亲核取代反应的新型三相催化剂
  • DOI:
    10.1007/s10562-019-02849-w
  • 发表时间:
    2019-06
  • 期刊:
    Catalysis Letters (2019) 149:2767–2775
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨小海;翟杰;徐同春;薛冰;朱劫;李永昕
  • 通讯作者:
    李永昕
MgO/HZSM-5上甲苯与碳酸二甲酯择形烷基化反应性能的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    精细石油化工
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张宇;薛冰;许杰;李永昕
  • 通讯作者:
    李永昕
基于GIS的太原市土壤侵蚀定量研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    水土保持通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    薛冰;张子龙;逯承鹏;李勇进
  • 通讯作者:
    李勇进
基于遥感数据的东北三省水域与农田用地时空演变
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    生态学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    薛冰;肖骁;李京忠;谢潇;逯承鹏
  • 通讯作者:
    逯承鹏
全球气候变化下的海洋浮游植物多样性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    生物多样性
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙军;薛冰
  • 通讯作者:
    薛冰

其他文献

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薛冰的其他基金

Zeolite@g-CN复合材料的设计、制备及其在择形催化过程中的性能研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
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  • 批准号:
    22278041
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    2022
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    面上项目

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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

        graph TD
          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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