SUZ-4分子筛的合成及其催化应用

我国自然资源富煤贫油，煤化工发展有着很大的机遇，二甲醚(DME)作为煤化工产业的重要下游产品，可以代替液化石油气、柴油和具有环保的特性，使其成为目前备受关注的绿色化工品。硅铝沸石是甲醇气相脱水合成二甲醚的有效催化剂。很多研究表明，硅铝沸石中具有较强B酸中心的分子筛是甲醇气相脱水生成二甲醚反应的较优催化剂。目前，很多二甲醚生产工艺已经在使用硅铝沸石作为主要反应催化剂。目前分子筛的合成一般都是在有机模板剂的条件下进行。有机模板剂是分子筛合成的主要成本和环境的主要污染源。
　　SUZ-4分子筛是新兴的具有强B酸位的微孔硅铝沸石，本论文对其合成进行深入研究，使用啤酒硅胶作为硅源，实现了动态条件下低模板剂（摩尔组成为:10KOH∶1.0Al2O3∶0.4TEAOH∶21.2SiO2∶498.6H2O）合成该分子筛，与传统的配比相比极大地减少了有机模板剂的使用。研究发现初始凝胶中OH-/SiO2影响分子筛的合成，合成SUZ-4的适宜范围为0.519～0.333。利用廉价的TEAB成功制备了相对结晶度100％的SUZ-4分子筛。
　　研究了SUZ-4分子筛的氢型化，使用硝酸铵溶液进行铵交换，研究了固液比、交换条件、焙烧等的影响。发现一次交换中交换液浓度为主要控制因素，二次交换中其作用变弱，协同温度一起影响交换结果。每次交换后进行焙烧对氢型化有利，二交二焙处理后的分子筛脱钾程度可以达到73％。使用有机弱酸(HAc)可以有效提高分子筛的脱钾程度;但是超声波辅助对分子筛脱钾的作用十分有限。
　　SUZ-4分子筛经过不同离子改性后，Cu进入到分子筛内部孔道，Fe负载在分子筛外表面。与氢型化后的H2SUZ-4分子筛相比，Cu/SUZ-4酸强度变弱，总酸量几乎不变;Fe/SUZ-4酸强度增强，总酸量却减少。将三种催化剂进行活性对比发现，Fe改性有利于甲醇转化，Cu改性不利于甲醇转化。一定范围内，影响甲醇气相脱水的主要因素是催化剂的酸强度，和催化剂的酸量无关。