不同B,Al分布对ZSM-5分子筛的甲醇制丙烯反应性能的影响

翟岩亮 ,  张少龙 ,  张络明 ,  尚蕴山 ,  王文轩 ,  宋宇 ,  姜彩彤 ,  巩雁军

引用本文: 翟岩亮, 张少龙, 张络明, 尚蕴山, 王文轩, 宋宇, 姜彩彤, 巩雁军. 不同B,Al分布对ZSM-5分子筛的甲醇制丙烯反应性能的影响[J]. 物理化学学报, 2019, 35(11): 1248-1258. doi: 10.3866/PKU.WHXB201901062 shu
Citation:  ZHAI Yanliang, ZHANG Shaolong, ZHANG Luoming, SHANG Yunshan, WANG Wenxuan, SONG Yu, JIANG Caitong, GONG Yanjun. Effect of B and Al Distribution in ZSM-5 Zeolite on Methanol to Propylene Reaction Performance[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2019, 35(11): 1248-1258. doi: 10.3866/PKU.WHXB201901062 shu

不同B,Al分布对ZSM-5分子筛的甲醇制丙烯反应性能的影响

    通讯作者: 巩雁军, gongyj@cup.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金(U1662116, 21276278)资助项目

摘要: 本文设计了两个系列的硼改性ZSM-5分子筛:一步法合成的B-Al-ZSM-5系列分子筛和两步法合成的Al-ZSM-5@B-ZSM-5核壳分子筛。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、扫描透射电子显微镜面扫(STEM mapping)、N2物理吸附脱附、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)、1, 3, 5-三异丙基苯(TIPB)裂解等表征发现,两个系列的样品中B1-Al-ZSM-5和Al@B1-ZSM-5,B2-Al-ZSM-5和Al@B2-ZSM-5以及B3-Al-ZSM-5和Al@B3-ZSM-5分别具有相似的织构性质、强弱酸量、酸强度和比例,以及不同的B、Al元素分布和酸分布。我们用这两个系列样品对比研究不同的强弱酸分布-强弱酸均匀分布和梯度分布对甲醇制丙烯(MTP)反应性能的影响。通过研究发现,强弱酸均匀分布的样品具有更高的丙烯选择性,归因于更低的整体强弱酸密度; 而强弱酸梯度分布的样品具有更长的MTP反应寿命,归因于外表面上更低的强酸密度和更高的弱酸密度。

English

    1. [1]

      Plotkin, J. S. Catal. Today 2005, 106 (1–4), 10. doi: 10.1016/j.cattod.2005.07.174

    2. [2]

      Sun, C.; Du, J. M.; Liu, J.; Yang, Y. S.; Ren, N.; Shen, W.; Xu, H. L.; Tang, Y. Chem. Commun. 2010, 46 (15), 2671. doi: 10.1039/b925850g

    3. [3]

      Zhao, G. L.; Teng, J. W.; Xie, Z. K.; Jin, W. Q.; Yang, W. M.; Chen, Q. L.; Tang, Y. J. Catal. 2007, 248 (1), 29. doi: 10.1016/j.jcat.2007.02.027

    4. [4]

      Sardesai, A.; Lee, S. Energy Sources 2005, 27 (6), 489. doi: 10.1080/009083190518970

    5. [5]

      Khanmohammadi, M.; Amani, S.; Garmarudi, A. B.; Niaei, A. Chin. J. Catal. 2016, 37 (3), 325. doi: 10.1016/S1872-2067(15)61031-2

    6. [6]

      Yarulina, I.; Chowdhury, A. D.; Meirer, F.; Weckhuysen, B. M.; Gascon, J. Nat. Catal. 2018, 1 (6), 398. doi: 10.1038/s41929-018-0078-5

    7. [7]

      Hu, S.; Gong, Y. J.; Xu, Q. H.; Liu, X. L.; Zhang, Q.; Zhang, L. L.; Dou, T. Catal. Commun. 2012, 28, 95. doi: 10.1016/j.catcom.2012.08.011

    8. [8]

      Teketel, S.; Olsbye, U.; Lillerud, K. P.; Beato, P.; Svelle, S. Appl. Catal. A 2015, 494, 68. doi: 10.1016/j.apcata.2015.01.035

    9. [9]

      Meng, X. J.; Yu, Q. J.; Gao, Y. N.; Zhang, Q.; Li, C. Y.; Cui, Q. K. Catal. Commun. 2015, 61, 67. doi: 10.1016/j.catcom.2014.12.011

    10. [10]

      张兰兰, 宋宇, 李国栋, 张少龙, 尚蕴山, 巩雁军.物理化学学报, 2015, 31 (11), 2139. doi: 10.3866/PKU.WHXB201509281Zhang, L. L.; Song, Y.; Li, G. D.; Zhang, S. L.; Shang, Y. S.; Gong, Y. J. Acta Phys. -Chim. Sin. 2015, 31 (11), 2139. doi: 10.3866/PKU.WHXB201509281

    11. [11]

      张少龙, 张兰兰, 王务刚, 闵媛媛, 马通, 宋宇, 巩雁军, 窦涛.物理化学学报, 2014, 30 (3), 535. doi: 10.3866/PKU.WHXB201401032Zhang, S. L.; Zhang, L. L.; Wang, W. G.; Min, Y. Y.; Ma, T.; Song, Y.; Gong, Y. J.; Dou, T. Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30 (03), 535. doi: 10.3866/PKU.WHXB201401032

    12. [12]

      Wei, R. C.; Li, C. Y.; Yang, C. H.; Shan, H. H. J. Nat. Gas Chem. 2011, 20 (3), 261. doi: 10.1016/s1003-9953(10)60198-3

    13. [13]

      Chang, C. D.; Chu, C. T.; Socha, R. F. J. Catal. 1984, 86 (2), 289. doi: 10.1016/0021-9517(84)90374-9

    14. [14]

      Gayubo, A. G.; Benito, P. L.; Aguayo, A. T.; Olazar, M.; Bilbao, J. J. Chem. Technol. Biot. 1996, 65 (2), 186. doi: 10.1002/(SICI)1097-4660(199602)65:2<186::AID-JCTB401>3.0.CO;2-J

    15. [15]

      Ong, L. H.; Doemoek, M.; Olindo, R.; van Veen, A. C.; Lercher, J. A. Micropor. Mesopor. Mat. 2012, 164 (SI), 9. doi: 10.1016/j.micromeso.2012.07.033

    16. [16]

      Nayak, V. S.; Choudhary, V. R. Appl. Catal. 1984, 10 (2), 137. doi: 10.1016/0166-9834(84)80098-6

    17. [17]

      毛东森, 郭胜强, 孟涛, 卢冠忠.物理化学学报, 2010, 26 (2), 338. doi: 10.3866/PKU.WHXB20100208Mao, D.; Guo, Q.; Meng, T.; Lu, G. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26 (2), 338. doi: 10.3866/PKU.WHXB20100208

    18. [18]

      Zhang, S. L.; Gong, Y. J.; Zhang, L. L.; Liu, Y. S.; Dou, T.; Xu, J.; Deng, F. Fuel Process. Technol. 2015, 129, 130. doi: 10.1016/j.fuproc.2014.09.006

    19. [19]

      Li, J. J.; Liu, M.; Guo, X. W.; Xu, S. T.; Wei, Y. X.; Liu, Z. M.; Song, C. S. ACS Appl. Mater. Inter. 2017, 9 (31), 26096. doi: 10.1021/acsami.7b07806

    20. [20]

      Li, J. J.; Min, L.; Guo, X. W.; Dai, C. Y.; Xu, S. T.; Wei, Y. X.; Liu, Z. M.; Song, C. S. Ind. Eng. Chem. Res. 2018, 57 (24), 8190. doi: 10.1021/acs.iecr.8b00513

    21. [21]

      Papari, S.; Mohammadrezaei, A.; Asadi, M.; Golhosseini, R.; Naderifar, A. Catal. Commun. 2011, 16 (1), 150. doi: 10.1016/j.catcom.2011.09.024

    22. [22]

      Hadi, N.; Niaei, A.; Nabavi, S. R.; Navaei Shirazi, M.; Alizadeh, R. J. Ind. Eng. Chem. 2015, 29, 52. doi: 10.1016/j.jiec.2015.03.017

    23. [23]

      Liu, J.; Zhang, C. X.; Shen, Z. H.; Hua, W. M.; Tang, Y.; Shen, W.; Yue, Y. H.; Xu, H. L. Catal. Commun. 2009, 10 (11), 1506. doi: 10.1016/j.catcom.2009.04.004

    24. [24]

      Zhong, J. W.; Han, J. F.; Wei, Y. X.; Xu, S. T.; He, Y. L.; Zheng, Y. J.; Ye, M.; Guo, X. W.; Song, C. S.; Liu, Z. M. Chem. Commun. 2018, 54 (25), 3146. doi: 10.1039/C7CC09239C

    25. [25]

      Wang, K.; Dong, M.; Niu, X. J.; Li, J. F.; Qin, Z. F.; Fan, W. B.; Wang, J. G. Catal. Sci. Technol. 2018, 8 (21), 5646. doi: 10.1039/C8CY01734D

    26. [26]

      Kong, C. Y.; Zhu, J.; Liu, S. Y.; Wang, Y. RSC Adv. 2017, 7 (63), 39889. doi: 10.1039/C7RA06488H

    27. [27]

      Miyamoto, M.; Kamei, T.; Nishiyama, N.; Egashira, Y.; Ueyama, K. Adv. Mater. 2005, 17 (16), 1985. doi: 10.1002/ADMA.2005.00522

    28. [28]

      Zhu, Z. R.; Chen, Q. L.; Xie, Z. K.; Yang, W. M.; Kong, D. J.; Li, C. J. Mol. Catal. A: Chem. 2006, 248 (1–2), 152. doi: 10.1016/j.molcata.2005.10.023

    29. [29]

      Nunan, J.; Cronin, J.; Cunningham, J. J. Catal. 1984, 87 (1), 77. doi: 10.1016/0021-9517(84)90169-6

    30. [30]

      Rostamizadeh, M.; Taeb, A. J. Ind. Eng. Chem. 2015, 27, 297. doi: 10.1016/j.jiec.2015.01.004

    31. [31]

      Yang, Y. S.; Sun, C.; Du, J. M.; Yue, Y. H.; Hua, W. M.; Zhang, C. L.; Shen, W.; Xu, H. L. Catal. Commun. 2012, 24, 44. doi: 10.1016/j.catcom.2012.03.013

    32. [32]

      Hu, Z. J.; Zhang, H. B.; Wang, L.; Zhang, H. X.; Zhang, Y. H.; Xu, H. L.; Shen, W.; Tang, Y. Catal. Sci. Technol. 2014, 4 (9), 2891. doi: 10.1039/c4cy00376d

    33. [33]

      Li, C. G.; Vidal-Moya, A.; Miguel, P. J.; Dedecek, J.; Boronat, M.; Corma, A. ACS Catal. 2018, 8 (8), 7688. doi: 10.1021/acscatal.8b02112

    34. [34]

      Schmidt, F.; Hoffmann, C.; Giordanino, F.; Bordiga, S.; Simon, P.; Carrillo-Cabrera, W.; Kaskel, S. J. Catal. 2013, 307, 238. doi: 10.1016/j.jcat.2013.07.020

    35. [35]

      Zhao, X. B.; Hong, Y.; Wang, L. Y.; Fan, D.; Yan, N. N.; Liu, X. N.; Tian, P.; Guo, X. W.; Liu, Z. M. Chin. J. Catal. 2018, 39 (8), 1418. doi: 10.1016/S1872-2067(18)63117-1

    36. [36]

      Losch, P.; Boltz, M.; Bernardon, C.; Louis, B.; Palčić, A.; Valtchev, V. Appl. Catal. A 2016, 509, 30. doi: 10.1016/j.apcata.2015.09.037

    37. [37]

      Li, N.; Zhang, Y. Y.; Chen, L.; Au, C. T.; Yin, S. F. Micropor. Mesopor. Mat. 2016, 227, 76. doi: 10.1021/acs.iecr.7b05075

    38. [38]

      Lee, K.; Lee, S.; Jun, Y.; Choi, M. J. Catal. 2017, 347, 222. doi: 10.1016/j.jcat.2017.01.018

    39. [39]

      Zhai, Y. L.; Zhang, S. L.; Shang, Y. S.; Song, Y.; Wang, W. X.; Ma, T.; Zhang, L. M.; Gong, Y. J.; Xu, J.; Deng, F. Catal. Sci. Technol. 2019, 9, 659. doi: 10.1039/C8CY02177E

    40. [40]

      Ghorbanpour, A.; Gumidyala, A.; Grabow, L. C.; Crossley, S. P.; Rimer, J. D. ACS Nano 2015, 9 (4), 4006. doi: 10.1021/acsnano.5b01308

    41. [41]

      Odedairo, T.; Balasamy, R. J.; Al-Khattaf, S. J. Mol. Catal. A: Chem. 2011, 345 (1), 21. doi: 10.1016/j.molcata.2011.05.015

    42. [42]

      Sang, Y.; Xing, A. H.; Wang, C. F.; Han, Z. H.; Wu, Y. L. Catalysts 2017, 7 (6), 171. doi: 10.3390/catal7060171

    43. [43]

      Van Vu, D.; Miyamoto, M.; Nishiyama, N.; Egashira, Y.; Ueyama, K. J. Catal. 2006, 243 (2), 389. doi: 10.1016/j.jcat.2006.07.028

    44. [44]

      Arudra, P.; Bhuiyan, T. I.; Akhtar, M. N.; Aitani, A. M.; Al-Khattaf, S. S.; Hattori, H. ACS Catal. 2014, 4 (11), 4205. doi: 10.1021/cs5009255

    45. [45]

      Yarulina, I.; De Wispelaere, K.; Bailleul, S.; Goetze, J.; Radersma, M.; Abou-Hamad, E.; Vollmer, I.; Goesten, M.; Mezari, B.; Hensen, E. J. M.; et al. Nat. Chem. 2018, 10 (8), 804. doi: 10.1038/s41557-018-0081-0

    46. [46]

      Gao, S. S.; Xu, S. T.; Wei, Y. X.; Qiao, Q. L.; Xu, Z. C.; Wu, X. Q.; Zhang, M. Z.; He, Y. L.; Xu, S. L.; Liu, Z. M. J. Catal. 2018, 367, 306. doi: 10.1016/j.jcat.2018.09.010

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  20
  • 文章访问数:  1816
  • HTML全文浏览量:  146
文章相关
  • 发布日期:  2019-11-15
  • 收稿日期:  2019-01-24
  • 接受日期:  2019-03-04
  • 修回日期:  2019-02-20
  • 网络出版日期:  2019-11-08
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章