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《大连理工大学》 2011年
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钛硅沸石膜及钛硅—钯复合膜的制备与应用研究

王晓斌  
【摘要】:钛硅分子筛是一种优异的催化材料,以沸石膜的形式负载在各种载体上用于催化反应具有广阔的应用前景。钯膜具有优异的透氢性,在苯一步羟基化制备苯酚中表现出良好的催化效果。本研究利用钛硅沸石和钯膜的优势,构建高效钛硅-钯双功能复合膜,解决单一钯膜催化苯一步合成苯酚中存在的问题,开辟一条新颖的催化氧化活化方式。 本论文采用silicalite-1 (Sil-1)晶种诱导合成高活性含钛分子筛及其膜,优化合成配方;制备不同的钛硅-钯复合膜用于苯羟基化反应,研究钛硅层对反应的影响;构建类似“微通道”结构式的钯膜反应器,进一步优化苯羟基化反应条件。主要内容和结果如下: 1.利用亚微米级Si1-1代替titanium silicalite-1 (TS-1)作为晶种在陶瓷管上合成了具有相似物化和催化性能的TS-1沸石膜,考察了多种因素对TS-1膜形成和催化性能的影响。改变晶化时间和次数可有效调节膜厚度、形貌和取向;母液中最优Ti/Si、H2O/Si和TPAOH/Si摩尔比为0.02、250和0.35。采用偶联剂法和改进的晶种-旋转法在不锈钢网和SiO2小球上制备了TS-1沸石膜,为在复杂形貌的载体上制备高质量的沸石膜提供了有效方法。相对于陶瓷管上的沸石膜和粉末催化剂,负载在不锈钢网和SiO2小球上的TS-1沸石膜,由于增加了界面接触面积,改善了传递过程,使TS-1膜的反应性能明显提高。相对于粉末,膜催化剂的再生和重复利用性明显增加,且回收利用简单方便。 2.制备了性能优异的Pd-TS-1双功能复合膜。673K下,Pd-TS-1膜的H2渗透和H2/N2选择性为8.1×10-4mol·m-2·s-1.Pa-0.5和1030。673K下操作340h,19次H2-N2切换;473~523K下进行18次温度循环;473K、150KPa-50KPa下进行20次压力循环,钯膜透氢保持稳定。Pd-TS-1膜催化苯羟基化反应表明:H2/O2进料比、压差和温度对反应具有重要影响。H2/O2进料比为4.7,压差为100KPa,温度为473K时,苯转化率最高(5.4%);423~573K内,随温度升高,苯转化率降低,加氢趋势增强;水的生成主要来自钯膜表面氢和氧之间的反应;Pd-TS-1膜反应80h后,苯转化率和苯酚收率保持稳定。 3.采用在母液中添加TEA和TPAOH对TS-1膜进行后处理的方法合成了具有较多晶间孔和中空结构的TS-1沸石膜,显著提高了TS-1膜的渗透和催化性能。采用Si1-1晶种制备了纯介孔相、具有分子筛结构单元和同微孔相似钛物种的含钛介孔催化剂,其具有较高的水热稳定性和反应性能。以一种新的TOF-SIMS方法检测了存在的分子筛结构单元。以Si1-1为晶种在陶瓷管上诱导合成了介孔膜,其H2和N2通量为3.68和1.02×10-6mol·m-2·s-1·Pa-1,H2/N2选择性达到3.62。相对于传统方法制备的含钛介孔膜,催化性能也有所改善。 4.制备了不同的钛硅-钯双功能复合膜,并用于苯一步羟基化制备苯酚,提出了一条新颖的双功能膜催化氧化方式,对复合膜的催化机理进行了分析。结果表明:钛硅层的结构和进料方式对反应十分重要,随钛硅层孔径增大,苯转化率升高。Pd-TS-1p复合膜具有最高的苯转化率(6.0%)和苯酚选择性(94.5%)及最低的水生成速率(24mg/min),提高了原料利用率。复合膜体现了钛硅催化氧化和钯膜透氢的双功能作用。 5.设计制备了具有类似“微通道”特征的Pd-TS-1p复合膜进行苯羟基化反应。由于提高了物料的接触界面,苯转化率从6.4%提高到了7.5%。利用中空纤维陶瓷管构建了新颖的类似“微通道”结构式的钯膜反应器,比常规膜反应器表现出更高的催化性能:苯转化率从5-7%提高到15-20%左右。考察了进料方式、H2/O2进料比、温度对反应的影响。423~523K内,随温度升高,加氢反应增强;Pd膜具有良好的反应稳定性,累计反应46h后,苯转化率和苯酚收率保持稳定。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TQ426

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李灿;高度隔离过渡金属催化剂及其催化烯烃环氧化反应[J];催化学报;2001年05期
2 ;Quick Synthesis of Titanium Silicalite-1[J];催化学报;2001年06期
3 ;Synthesis of Titanium Silicalite-1 in the Presence of Tween 40[J];催化学报;2003年03期
4 雷敏志;陈森凤;;钯膜与钯膜反应器应用研究进展[J];材料导报;2004年05期
5 魏建新;葛学贵;石磊;黄少云;;沸石分子筛膜的研究进展及展望[J];材料导报;2005年12期
6 雷强华;罗德礼;熊义富;钱晓静;;用于氢相关领域的钯合金膜的研究进展[J];材料导报;2007年07期
7 武治锋;贺跃辉;江垚;汤烈明;黄伯云;徐南平;;Pd/多孔TiAl合金基复合透氢膜的制备与性能[J];材料研究学报;2008年05期
8 成卫国,王祥生,李钢,郭新闻,李桂民;钛硅分子筛挤条成型催化剂研究[J];大连理工大学学报;2004年04期
9 成卫国,王祥生,李钢,郭新闻,连宇翔,李灿;钛硅分子筛挤条成型催化剂热稳定性能的研究[J];分子催化;2004年04期
10 高焕新,索继栓,吕功煊,李树本;钛硅分子筛(TS-1)的合成、结构表征及催化性能研究[J];分子催化;1996年01期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 王丽琴;钛硅分子筛合成过程及其催化氧化性能研究[D];大连理工大学;2003年
2 刘伟;超临界流体化学沉积法制备金属钯复合膜及其表征[D];天津大学;2008年
3 郭宇;钯复合膜制备、表征及其应用于苯一步合成苯酚反应研究[D];大连理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 刘建亮;纯硅沸石膜的合成及在乙苯脱氢制苯乙烯中的应用[D];大连理工大学;2005年
2 周颖;TS-1膜的合成及催化氯丙烯环氧化性能的研究[D];天津大学;2006年
3 邱芳锐;不同载体上钛硅沸石膜的制备及性能研究[D];大连理工大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张春;李村;吴振玉;王冬梅;康文斌;;掺杂Co的介孔SiO_2的制备与表征[J];安徽大学学报(自然科学版);2010年04期
2 章璟嵩;于少明;;由膨润土合成介孔分子筛及其吸附性能研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2009年05期
3 张国君;班红艳;吴红运;王家博;张丽华;高丽娟;;有机改性介孔硅材料在重金属废水处理中的应用[J];安徽农业科学;2011年12期
4 陈君华;郭雨;周扬;周川成;周鑫;钱行;胡少强;;高比表面硫酸沉淀法纳米白炭黑的制备及表征[J];安徽科技学院学报;2012年01期
5 张磊;穆青;戴洪兴;何洪;;Ce_(0.6)Zr_(0.4)O_2和BaSO_4微纳米粒子的水热合成与表征[J];北京工业大学学报;2010年03期
6 李慧琴;杨儒;徐新花;李敏;郝新敏;张华;张建春;;麻炭的制备及其微观结构[J];北京化工大学学报(自然科学版);2007年05期
7 李志平;赵瑞红;郭奋;陈建峰;;复合模板剂制备有序介孔氧化铝[J];北京化工大学学报(自然科学版);2008年03期
8 拜冰阳;贾志刚;季生福;田树勋;吕丹丹;;HZSM-5/堇青石整体式催化剂的制备及催化性能[J];北京化工大学学报(自然科学版);2011年05期
9 杜春华;叶亚平;王明文;钱维兰;赵小红;李科;;导向剂室温老化合成低硅X型沸石[J];北京科技大学学报;2008年04期
10 王春海;李志娜;赵银凤;卑莹;任世学;方桂珍;;木质素三甲基季铵盐为模板剂制备多孔氧化硅材料[J];北京林业大学学报;2011年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙国锋;王金渠;刘垚;孔春龙;;FAU型沸石膜的合成及其在气/液分离中的应用[A];第二届全国膜分离技术在食品工业中应用研讨会论文集[C];2006年
2 赵庆宇;王爱芳;孔春龙;鲁金明;杨建华;王金渠;;低模板剂法合成Silicalite-1沸石膜及其气体渗透性能[A];第三届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2007年
3 孔春龙;王爱芳;赵庆宇;鲁金明;杨建华;王金渠;;两步晶化法合成Silicalite-1沸石膜及其气体渗透性能[A];第三届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2007年
4 邱芳锐;张雄福;薛俊斌;;晶种二次生长法钛硅分子筛催化膜的制备[A];第三届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2007年
5 孙国锋;刘垚;王金渠;;FAU型沸石膜的合成及其在气/液分离中的应用[A];第三届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2007年
6 龚德志;闫群英;刘旭松;蒋丽娟;姜斌;王国胜;;纯硅MCM-41的制备及表征[A];科学发展与社会责任(A卷)——第五届沈阳科学学术年会文集[C];2008年
7 王广建;曾娜;张晋;郭娜娜;;合成Ti-HMS分子筛的制备过程[A];中国化工学会2011年年会暨第四届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛论文集[C];2011年
8 石磊;李金英;纪存兴;赵志军;唐占梅;;氢同位素气体分析进展[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第4册)[C];2009年
9 刘艳娟;;无机陶瓷膜在工业废水处理中的应用[A];中国硅酸盐学会陶瓷分会2010年学术年会论文集(一)[C];2010年
10 祝翠梅;魏长平;彭春佳;许洁;孙小飞;;MCM-41与8-羟基喹啉铝复合发光材料的制备与性能研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(1)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 高登征;固体酸碱催化剂的制备及其在生物柴油合成中的应用[D];山东科技大学;2010年
2 谢伟;Ti-MWW钛硅分子筛合成新方法及其催化性能的研究[D];华东师范大学;2011年
3 陈丽;具有多重孔结构的MFI型分子筛的合成及其催化性能的研究[D];华东师范大学;2011年
4 李红娟;LDHs基纳米复合材料的制备及其电容性能研究[D];陕西师范大学;2010年
5 李晚谊;几种重要医药中间体的绿色催化合成研究[D];昆明理工大学;2009年
6 祝琳华;新型NZP族催化剂载体材料的合成及应用研究[D];昆明理工大学;2010年
7 乔健;新型开放骨架结构亚磷酸锌和亚磷酸铁晶体的合成与性质研究[D];吉林大学;2011年
8 张道军;稀土有机—无机杂化纳米发光材料的制备与发光性能研究[D];吉林大学;2011年
9 许迪欧;多级孔纳米分子筛的制备与性质研究[D];吉林大学;2011年
10 单志超;沸石分子筛的形貌控制与催化吸附功能的研究[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵紫军;(MCM-41)-La_2O_3纳米复合材料的制备、表征及光学性质研究[D];长春理工大学;2010年
2 谷桂娜;介孔分子筛的合成及其孔道中脂肪酶固定化的研究[D];辽宁师范大学;2010年
3 孙伟杰;介孔分子筛的制备及对木瓜蛋白酶固定化研究[D];辽宁师范大学;2010年
4 赵存挺;介孔生物玻璃对银离子的装载、释放及抗菌性能研究[D];浙江理工大学;2010年
5 王友强;中孔二氧化钛光催化剂的制备及其在有机废水处理中的应用[D];郑州大学;2010年
6 李恒;氧化锰及其纳米复合材料的制备与性能研究[D];郑州大学;2010年
7 李敏艳;A1-SBA-15介孔材料的合成、表征及催化性能研究[D];郑州大学;2010年
8 苏会立;沸石参与的选择性催化醇需氧氧化研究[D];郑州大学;2010年
9 喻娟;以离子液体为模板剂合成介孔分子筛MCM-41[D];郑州大学;2010年
10 徐长松;燃气轮机化学回热循环燃料转化技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 程时标,金泽明,吴巍,闵恩泽;TS1分子筛晶化过程的研究[J];催化学报;1999年02期
2 王爱琴,梁东白,徐长海,孙孝英,关文,张涛;堇青石蜂窝陶瓷载体上ZSM-5及Anacime沸石的原位合成[J];催化学报;2000年01期
3 李钢,郭新闻,王祥生,李光岩;钛硅沸石的结晶动力学研究[J];催化学报;2000年01期
4 张雄福,王金渠,殷德宏,刘长厚;用喷涂晶种法合成ZSM-5沸石膜及其影响因素考察[J];催化学报;2000年05期
5 李贤森,项寿鹤;沸石分子筛复合膜的制备及其分离水中微量苯酚和苯的性能[J];催化学报;2000年05期
6 许中强,卢冠忠,陈庆龄,马忆华;二次生长法在多孔载体上制备X型分子筛膜[J];催化学报;2000年05期
7 高焕新,曹静,卢文奎,陈庆龄;用不同方法合成的钛硅分子筛TS-1的拉曼光谱研究[J];催化学报;2000年06期
8 单学蕾,关乃佳,曾翔,陈继新,项寿鹤,Ursula ILLGEN,Manfred BAERNS;不同硅铝比的Cu-ZSM-5/堇青石整体式催化剂的NO分解反应性能[J];催化学报;2001年03期
9 关乃佳,单学蕾,曾翔,项寿鹤,Anette TRUNSCHKE,Manfred BAERNS;Cu-ZSM-5/堇青石整体式催化剂上NO的吸附态及分解反应机理[J];催化学报;2001年03期
10 李灿;高度隔离过渡金属催化剂及其催化烯烃环氧化反应[J];催化学报;2001年05期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 张桂凯;陆光达;;钯合金吸氢容量的理论预计[A];中国工程物理研究院科技年报(2003)[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 李钢;钛硅分子筛的合成、表征及催化丙烯环氧化性能的研究[D];大连理工大学;2000年
2 陈绍华;锆膜表面改性及其渗氢行为研究[D];四川大学;2002年
3 李雪;光催化法制备超薄钯膜及钯银合金膜的研究[D];南京工业大学;2006年
4 刘伟;超临界流体化学沉积法制备金属钯复合膜及其表征[D];天津大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 尚映虹;TS-1催化氧化氯丙烯制备环氧氯丙烷的研究[D];石油化工科学研究院;2000年
2 杨国辉;自组装NaA沸石膜以及H-ZSM-5胶囊催化剂的设计和应用[D];大连理工大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张裕卿,丁健,王榕树;聚砜-Al_2O_3复合膜的制备及表征[J];天津理工学院学报;1999年04期
2 李宏建,彭景翠,颜永红,向建南;多孔硅镶嵌正丁胺/激光染料复合膜的荧光谱[J];物理化学学报;2000年05期
3 ;“双鹤”投产非PVC复合膜软袋[J];聚氯乙烯;2001年02期
4 孟波,谭小耀,杨乃涛,张宝砚;聚乙烯二甲基硅氧烷-聚偏氟乙烯复合分离膜的性能[J];东北大学学报(自然科学版);2004年08期
5 冯炳康;伍艳辉;李佟茗;;渗透蒸发用有机—无机复合膜的研究进展[J];化工时刊;2005年12期
6 朱祖芳;;日中即将联合提出铝阳极氧化复合膜国际标准提案[J];材料保护;2006年06期
7 谢允斌;黄美荣;李新贵;;多功能性聚吡咯复合膜[J];化学进展;2006年12期
8 罗明;;二氧化钛光催化复合膜材料研究[J];安徽科技学院学报;2007年01期
9 文秀松;;复合膜专委会 抓培训,订标准,落实市场准入制[J];国外塑料;2008年04期
10 张晔;胡江华;;铁氧体基材上磁控溅射可焊性薄膜[J];新技术新工艺;2008年08期
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1 黄金峰;张晓青;夏钟福;王飞鹏;;FEP和PTFE复合膜的制备及压电性的研究[A];第二届全国压电和声波理论及器件技术研讨会摘要集[C];2006年
2 李雄伟;刘实;;纳米Pd/CaO复合膜的制备[A];第九届中国核靶技术学术交流会摘要集[C];2007年
3 刘安然;石高全;;磺化石墨烯与聚吡咯复合膜的电化学沉积[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
4 刘富;左丹英;操建华;朱宝库;徐又一;;有机/无机支撑复合膜的制备与应用[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
5 孔明;董云杉;李戈扬;;Zr-Si-N纳米晶复合膜的生长结构[A];2005年全国电子显微学会议论文集[C];2005年
6 高会元;林跃生;李永丹;张宝泉;;Pd-Cu合金复合膜的制备与表征[A];第一届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(上)[C];2004年
7 薛双喜;王浩;杨辅军;王君安;曹歆;WY Cheung;SP Wong;;(CoPt/Ag)_n纳米复合膜的结构与磁性[A];2004年材料科学与工程新进展[C];2004年
8 桑商斌;黄可龙;李晓刚;王显;;磷酸锆(ZrP)/Nafion1135复合膜的制备及导电性能研究[A];膜分离技术在石油和化工行业中应用研讨会论文集[C];2006年
9 董云杉;孔明;李戈扬;;Ti-Si-N纳米晶复合膜微结构的TEM观察[A];2005年全国电子显微学会议论文集[C];2005年
10 薛双喜;王浩;杨辅军;王君安;曹歆;WY Cheung;SP Wong;;(CoPt/Ag)_n纳米复合膜的结构与磁性[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 王城;包装用复合膜、袋国家标准九月一日起实施[N];中国食品报;2008年
2 驻福建记者 庄则平 特约记者 林圳勇 通讯员 黄刚毅;中日起草《铝及铝合金阳极氧化复合膜》国际标准提案[N];中国建材报;2007年
3 周强;我国包装用复合膜、袋通则类国家标准引起关注[N];中国包装报;2008年
4 李;山东全面推行食盐复合膜小包装[N];中国包装报;2002年
5 姚文;药品包装用复合膜的特点[N];中国包装报;2009年
6 科讯;药品包装用复合膜的发展趋势[N];中国包装报;2003年
7 廖启忠;药品包装用复合膜在技术上的要求[N];中国包装报;2004年
8 心雨;软包装油墨的发展[N];中国包装报;2003年
9 铝包;复合膜在我国医药软包装中的应用[N];中国包装报;2005年
10 ;复合膜的透气性测试[N];中国包装报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘洋;羊毛角蛋白原纤增强同质复合膜的制备与表征[D];东华大学;2011年
2 潘福生;超薄复合膜的理性设计、结构调控及脱湿性能研究[D];天津大学;2009年
3 李保家;FTO透明导电薄膜表面处理及其复合膜的研究[D];江苏大学;2012年
4 赵雪霞;碳微球/聚合物体系的构建及其应用[D];太原理工大学;2013年
5 王枢;抗污染油水分离复合膜制备及分离性能研究[D];四川大学;2004年
6 何智兵;有机/无机多层复合膜的制备及光电性能研究[D];浙江大学;2004年
7 杨伟;氧化石墨烯、石墨烯的制备及其功能复合膜研究[D];天津大学;2011年
8 郝艳霞;氧化锆多孔膜和涂层的制备、表征及性能研究[D];南京理工大学;2003年
9 王诗铭;多金属氧酸盐-TiO_2复合膜在光伏器件和电致变色器件上的应用研究[D];东北师范大学;2013年
10 张海秋;复合型质子交换膜的结构与性能研究[D];吉林大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘富强;质子交换膜燃料电池复合膜的研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2002年
2 彭志平;壳聚糖、甲壳素/聚氨酯复合材料的研究[D];湘潭大学;2004年
3 王禹慧;铝合金表面耐蚀亲水性涂膜的制备及其性能研究[D];北京化工大学;2005年
4 谢振威;中空纤维复合膜分离氢气的实验研究[D];天津大学;2005年
5 陈炅;聚苯胺复合导电涂层研究[D];中国工程物理研究院;2006年
6 崔倩;静电自组装法制备复合分离膜[D];郑州大学;2007年
7 张华林;羊毛角蛋白羧甲基壳聚糖复合膜的制备及性能研究[D];四川大学;2007年
8 缪丽娜;中空纤维担载无机分离膜的制备和表征[D];南京理工大学;2004年
9 张峰;水解酸化—复合膜生物反应器处理碱减量废水的研究[D];东华大学;2005年
10 周济;新型磺化聚醚醚酮与磷钨酸复合膜的制备和性能研究[D];吉林大学;2005年
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