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本文以创建利用石油加工过程中副产物萘为原料制备高性能PEN材料的工艺为目标,以萘异丙基化制2,6-二异丙基萘反应为重点,制备并表征了MOR/MCM-41、β/MCM-41和Y/MCM-41等三种微孔-介孔复合分子筛材料以及HM/ZrO2复合材料,期望这种具有双重孔结构和酸性的新型催化材料集成微孔分子筛和介孔分子筛的特点,在萘异丙基化反应中得到应用。
1、考察了HZSM-5、HY、HMCM-41等三种分子筛和五种不同硅铝比的HM、Hβ分子筛在萘异丙基化反应中的催化性能及其与分子筛孔道和酸量性质的关系,讨论了萘的异丙基化反应历程、机理和萘异丙基化反应择形机理,结合空间过渡态择形性、产物择形性概念和边界分子轨道理论解释了HM分子筛择形生成2,6-DIPN的机理。
2、以MOR和β分子筛为硅铝源,采用碱溶法合成出了MOR/MCM-41和β/MCM-41微孔-介孔复合分子筛材料,采用XRD、SEM、N2吸附-脱附、FT-IR、NH3-TPD和TG等表征手段对其进行了表征;考察了微孔-介孔复合分子筛的合成化学,结果表明碱溶液碱度、碱处理时间、晶化温度、晶化时间和晶化体系pH值等条件有较大的影响;采用固定床反应器对复合分子筛萘异丙基化反应的催化性能进行研究,结果表明微孔-介孔复合分子筛的萘异丙基化反应性能均优于复合前的微孔分子筛。考察了反应温度、反应压力、反应空速、原料配比等反应条件对复合分子筛萘异丙基化反应的影响。
3、以Y分子筛为微孔分子筛内核,采用包埋法合成出了Y/MCM-41微孔-介孔复合分子筛材料,采用前述表征手段对制备的催化剂进行了表征;考察Y/MCM-41微孔-介孔复合分子筛的合成化学,结果表明晶化温度、晶化时间和晶化体系pH值等条件有较大的影响。采用固定床反应器对Y/MCM-41微孔-介孔复合分子筛萘异丙基化反应的催化性能进行研究,结果表明Y/MCM-41复合分子筛催化剂比HY分子筛催化剂具有更好的萘异丙基化反应性能。并考察了反应温度、反应压力、反应空速、原料配比等反应条件对Y/MCM-41复合分子筛萘异丙基化反应的影响。
4、以ZrO2为共活性组分制备了HM/ZrO2催化剂,与HM/γ-Al2O3催化剂相比,HM/ZrO2催化剂催化萘异丙基化反应的性能较好。考察并分析了HM/ZrO2催化剂制备过程中Zr(OH)4凝胶是否水洗、焙烧温度、陈化温度、ZrO2含量和pn值等制备条件对萘异丙基化反应性能的影响。并采用固定床反应器考察了HM/ZrO2催化剂萘异丙基化反应的工艺条件。