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高效制备生物柴油关键催化剂中的分子筛的分形特征

批准号:
21076003
项目类别:
面上项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
孙继红
依托单位:
学科分类:
反应工程
结题年份:
2013
批准年份:
2010
项目状态:
已结题
项目参与者:
Marc-OlivierCoppens、武霞、仇深杰、高琳、任博、王丽娟、何玮

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
通过醇酯交换反应制备生物柴油的关键问题是研发高效、稳定的分子筛催化剂制备技术,其前提条件是必须明晰分子筛微观结构和表面特征的真实信息。本项目基于分形维数概念和分形几何理论,利用各种表征方法和实验结果,以醇酯交换技术制备生物柴油过程中的分子筛催化剂为研究对象,设计和制备具有多尺度和多维化孔道结构的复合分子筛,在分子水平上或在纳米范围内研究其结构信息(表面缺陷、孔形及孔的网络结构),科学地描述在有序和无序、微观和宏观之间以及微观结构演变和表面性能的变迁过程,旨在提高醇酯交换反应过程的催化活性,澄清影响规律;在更微观层次上比较准确地了解其催化行为;揭示催化剂组成-结构-性能之间的构效关系,同时把分维作为催化剂重要的表征参量之一,为研究催化反应机理和评估催化剂性能提供一种新的思路;并最终为解决制备生物柴油固体催化剂关键技术及其在能源化工相关领域中的应用提供重要的理论依据和实际指导。
英文摘要
本项目主要围绕三个方面开展研究工作:1. 设计和制备具有多尺度和多维化孔道结构的复合分子筛;2. 通过醇酯交换技术阐述制备生物柴油过程中的分子筛催化剂的构效关系;3. 基于分形维数概念和分形几何理论,利用上述表征方法和实验结果明晰复合分子筛微观结构和表面特征的分维信息。相关的研究结果如下:. 对Y型分子筛和Beta分子筛的合成化学进行了系统研究,首次提出逐步诱导法制备具有双微孔结构的Y/Beta复合分子筛,通过表征发现碱度调节和晶化过程对Beta相与Y沸石相的比例起着重要作用。与目前文献报道的方法相比,该方法具有简单,快速和可控等特点。同时我们提出一种液相交换与高温固相交换相结合的新方法,并深入研究了金属离子回收工艺,为降低生产成本提供了重要的理论依据。此外,以双介孔SiO2分子筛(BMMs)为研究对象,系统考察了氨水含量,碱类,共溶剂等因素对BMMs结构性能和形貌特征的影响规律。. 以BMMs为载体,使用浸渍法负载磷钨酸(HPW),制备出一系列负载型杂多酸催化剂,研究了水,乙腈,乙醇和丙酮等溶剂对BMMs负载HPW的影响。利用醇酯交换反应,详细考察了反应条件对制备生物柴油的影响,探索了催化剂的失活机理与再生方法,结果表明表面积碳和HPW的流失可能是活性下降的主要原因。采用浸渍法制备出Li2O/MgO-BMMs催化剂,结果表明“一步法”合成路线有利于MgO在BMMs表面均匀分散,同时避免Li2O对介孔结构的破坏作用。玉米油与甲醇反应性能表明催化活性与载体合成方式,以及MgO含量和Li2O负载量密切相关,揭示了催化剂组成-结构-性能之间的构效关系。.SAXS图谱表明上述复合分子筛均具有分形结构。随着Beta量的增加,直线的斜率增加,即分维数增加,表面越粗糙。且直线段的范围变宽,并向小波矢区域延长,说明其拥有的分形结构的尺度范围越宽。结合XRD,BET以及SEM和TEM的表征结果,清晰说明复合分子筛具有多尺度多维化结构的复合分子筛的结构特征,从理论上分析了微观结构和分形特征,为催化剂结构设计和制备方法提供了实验指导和理论依据。 . 基于上述研究结果,我们发表研究论文20篇,授权中国发明专利3项,出席国内外学术会议7人次,邀请国际著名学者来华访问1人次,培养博士和硕士研究生10名。总之,较好地完成了本项目拟定的研究内容,并实现预期目标。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Grafting fluorescence molecules into the pore surface of bimodal mesoporous silicas with different routes
通过不同途径将荧光分子接枝到双峰介孔二氧化硅的孔表面
DOI: 10.1016/j.matlet.2010.09.058
发表时间: 2011-01
期刊: Materials Letters
影响因子: 3
作者: [Yuzhen Li, Jihong Sun, Lin Gao, Xia Wu]
通讯作者: Xia Wu
DOI: --
发表时间: 2012
期刊: 石油学报(石油加工)
影响因子: --
作者: [胡新涛, 任博, 张丽, 孙继红]
通讯作者: 孙继红
DOI: --
发表时间: 2012
期刊: 石油学报(石油加工)
影响因子: --
作者: [刘瑛, 任博, 高琳, 张丽, 孙继红]
通讯作者: 孙继红
Bimodal Mesoporous Silicas Functionalized with Different Level and Species of the Amino Groups for Adsorption and Controlled Release of Aspirin
不同水平和种类氨基功能化的双峰介孔二氧化硅用于阿司匹林的吸附和控释
DOI: 10.1166/jnn.2011.4237
发表时间: 2011-08-01
期刊: JOURNAL OF NANOSCIENCE AND NANOTECHNOLOGY
影响因子: --
作者: [Gao, Lin, Sun, Jihong, Zhang, Li]
通讯作者: Zhang, Li
共 20 条
    基于表面共价键重组介孔SiO2与“智能型”有机发光聚合物构筑策略及其在药物控释体系中的应用
    • 批准号:
      22478013
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      50.00万元
    • 批准年份:
      2024
    • 负责人:
      孙继红
    • 依托单位:
    基于硅铝前驱体结构设计和分形特征对合成斜发沸石的导向作用及其骨架外平衡阳离子对CH4/N2的选择性吸附扩散机制
    • 批准号:
      21878006
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      64.0万元
    • 批准年份:
      2018
    • 负责人:
      孙继红
    • 依托单位:
    基于核壳结构的有机荧光分子嵌合型介孔SiO2空心纳米颗粒的制备化学及发光性能
    • 批准号:
      21576005
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      65.0万元
    • 批准年份:
      2015
    • 负责人:
      孙继红
    • 依托单位:
    基于多级孔结构SiO2构筑具有双重环境响应性药物控释智能材料的制备与表征
    • 批准号:
      21276005
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      80.0万元
    • 批准年份:
      2012
    • 负责人:
      孙继红
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金