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      分子篩的催化作用
      2013-01-15
      分子篩的催化作用
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      分子篩,它是具有均一微孔結構而能將不同大小分子分離或選擇性反應的固體吸附劑或催化劑。是一種結晶型的硅鋁酸鹽,有天然和合成兩種,其組成SiO2與Al2O3之比不同,商品有不同的型號.在化學工業、石油工業及其他部門,分子篩廣泛應用于氣體和液體的干燥、脫水、凈化、分離、回收及催化裂化等石油加工過程的反應。
      分子篩催化劑,又稱沸石分子篩催化劑,系指以分子篩為催化劑活性組分或主要活性組分之一的催化劑。分子篩具有離子交換性能、均一的分子大小的孔道、酸催化活性,并有良好的熱穩定性和水熱穩定性,可制成對許多反應有高活性、高選擇性的催化劑。廣泛應用在石油化工中作為催化裂化、裂解、選擇性重整等反應。
      正是由于人們認識到分子篩催化劑在催化界的重要地位,廣闊的利用領域和發展前景,人們積極地投身到分子篩催化劑的研制事業。經過他們的努力,出現了一些新的分子篩催化劑。一下是其中的幾種:
      一、納米分子篩催化劑
      目前,已用小晶粒分子篩作為催化劑的反應有:加氫裂化、流化催化裂化( FCC) 、苯的烷基化、烯烴的齊聚反應、甲醇制汽油(MTG) 、甲胺的合成等。綜觀這些反應結果, 小晶粒分子篩用于催化反應有以下幾個特點: (1) 反應活性高。超細分子篩的比表面積比普通的分子篩大, 表面原子數目增多,其周圍缺少相鄰的原子, 有很多未飽和鍵, 易于吸附其它原子或分子,因而表現出較高的催化活性。如在加氫裂化過程中[3]。(2) 對產物特有的選擇性。在FCC 過程中,采用超細的Y型分子篩為催化劑,產物中汽油和柴油的含量高,而C1 、C2 烴類的含量較低。若采用小晶粒的β分子篩為催化劑,則產物中汽油和低碳烴類的含量比超穩Y型(USY) 分子篩高, 但柴油含量相對較低,而低碳烴類中丙烯、丁烯及異丁烷的含量較高。(3) 抗積炭能力強。超細分子篩作為催化劑的優良特性之一就是抗積炭能力強,并由此而使催化劑的壽命延長。有研究表明,乙烯在HZSM25 分子篩上的齊聚反應中,晶粒越小,容炭能力越強,使用壽命也越長。(4) 能提高負載金屬組分的分散性和負載量。超細分子篩由于具有較大的外表面積、更多的孔口,金屬組分更易進入分子篩的孔道,提高其分散性和有效含量,從而增加了催化劑的活性,維持更長的使用壽命。
      二、介孔固體超強酸催化劑
      以廉價的累托土為原料,采用硅鋯雙組分交聯并引入SO2-4 進行改性,在500 ℃焙燒后可制得介孔固體超強酸催化劑(SO2 -4 / SiZrR) ,用于催化分子較大的水楊酸與正丁醇的酯化反應,催化性能明顯優于芳基磺酸和目前生產上使用的濃硫酸等催化劑,能使水楊酸轉化率高達86.85 % ,酯化選擇性高達99.5 %. SO2 -4 / SiZrR 的超強酸中心為L 酸中心,是主要的催化活性中心. 采用硅鋯雙組分交聯劑,有利于增大SO2 -4 / SiZrR 的孔徑并提高熱穩定性[5].
      三、分子篩光催化劑
        開發具有廣泛用途包括光催化合成和選擇性氧化有機物的新型光催化劑是光催化研究領域所面臨的重要挑戰之一. 傳統分子篩一般由Si 、Al 通過氧鍵連接成的聚多陰離子骨架和維持電中性的陽離子組成,因此具有高的化學穩定性,而且可透過大部分的可見及紫外光。豐富規整的微孔和籠結構又使它擁有大比表面,這就具備了光催化劑載體的基本條件分子篩因為其特殊的結構和性能,有助于提高光催化效率,因而近越來越受到重視。

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