《超臨界二氧化碳中介孔沸石催化材料的快速合成》是依託哈爾濱工業大學，由孫建敏擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：超臨界二氧化碳中介孔沸石催化材料的快速合成
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：孫建敏
- 批准號：21073049
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
引入新路線製備目前廣泛使用的沸石催化劑或新結構的分子篩是當前催化研究和無機合成的熱點課題。利用超臨界二氧化碳(scCO2)具有類似氣體的擴散性、類似液體的溶解能力、界面張力為零等特性，採用scCO2為介質製備的沸石催化材料具有傳統水熱合成方法不具備的一些效果和結果。前期工作我們創造性地採用scCO2的方法合成了全矽和含鋁的MFI型沸石分子篩。由於超臨界反應體系中碳酸根離子的存在，使得合成沸石催化劑的晶化速度大大提高。同時由於CO2/H2O微乳液的模板作用，該方法所製備的沸石中在不使用介孔有機模板劑下引入了介孔，由於介孔的存在有利於反應物和產物的擴散而導致在超臨界體系中合成的介孔沸石催化活性的提高。本項目中我們深入擴展研究scCO2中過渡金屬摻雜的MFI分子篩,FAU 和BEA 等其他介孔沸石分子篩合成及催化性能，採用現代光譜技術等手段從分子水平上深入探討scCO2在分子篩形成中的作用機理
結題摘要
引入新路線製備目前廣泛使用的沸石催化劑或新結構的分子篩是當前催化研究和無機合成的熱點課題。利用超臨界二氧化碳具有類似氣體的擴散性、類似液體的溶解能力、界面張力為零等特性，採用超臨界CO2為介質製備的沸石催化材料具有傳統水熱合成方法不具備的一些效果。 本項目我們創造性地採用在壓縮CO2（亞臨界和超臨界）體系中成功地製備了全矽及含鋁的MFI型矽鋁沸石分子篩。由於壓縮CO2中碳酸根離子的存在，使得合成沸石催化劑的晶化速度大大提高。同時由於CO2/H2O微乳液的模板作用，該方法所製備的沸石在不使用介孔有機模板劑下成功引入了介孔，由於介孔的存在有利於反應物和產物的擴散而導致在壓縮CO2體系中合成的介孔沸石催化活性的提高。鈦矽TS-1分子篩由於其在苯酚、醇、烯烴等的系列氧化反應中高催化活性和高選擇性，反應條件溫和等優點標誌著催化革命的新里程碑。但是TS-1的孔道和粒子尺寸小，導致反應後需要高速離心分離並且在大分子的催化氧化反應中無能為力。TS-1 分子篩同樣具有MFI結構，我們嘗試在超臨界CO2體系中將Ti原子引入到矽鋁分子篩的骨架中合成了具有一定介孔孔道的TS-1 沸石分子篩。同時與傳統水熱方法合成的樣品進行了對比，發現超臨界中合成樣品的粒徑比傳統水熱方法要大，便於催化反應後的分離。 我們將壓縮CO2中介孔矽鋁沸石分子篩的合成進一步拓展到介孔磷鋁分子篩的製備。我們在超臨界CO2介質中考察了壓力、晶化時間及共溶劑等因素對AlPO4-5分子篩合成的影響。在超臨界體系中由於CO2的影響導致晶化時間縮短，傳統水熱合成所需要180℃下48 h晶化完全，而在10MPaCO2作用下13 h就晶化完全。並且在壓縮CO2條件下合成出的樣品，在不加入有機介孔模板劑的情況下在微孔AlPO-5分子篩中引入了介孔，並且合成的AlPO-5分子篩形貌是正六邊形的並不是傳統的球型結構。我們又將催化活性中心金屬摻雜到磷酸鋁分子篩中成功地製備了介孔金屬取代磷酸鋁分子篩。通過對比傳統水熱合成的MeAlPO-5，發現在苯乙烯及環己烯的液相氧化反應中，超臨界中製備的樣品中由於介孔的存在而導致催化活性的提高。 本項目我們開闢了微孔-介孔分子篩的合成新思路，由於超臨界體系的特殊性質，不但能夠在不額外添加有機介孔模板劑的情況下成功地在合成了矽鋁、磷鋁介孔沸石分子篩，而且晶化速度大大提高。
