论文摘要：MCM-22族分子筛的制备及其负载钴催化剂的费托合成反应行为

本论文从酸性、孔结构、层间氧化物柱等角度，以不同Si/Al比MCM-22分子筛前驱体为原料，采用焙烧、剥离、插层及NH4+交换等方法，制备了一系列MCM-22、部分剥离的ITQ-2和MCM-36分子筛。以综合性能较好的Co作为FT活性组分，采用等体积浸渍法，制备了相应的负载Co催化剂，并较为系统地研究了其FT反应的催化行为。采用XRD、低温N2吸脱附、NH3-TPD、H2-TPR等手段，考察了分子筛或催化剂的结构、织构和孔分布、酸性、还原行为等特征，并与FT反应结果进行了初步关联分析，探讨了MCM-22族分子筛的结构、酸性等影响FT活性和产物选择性的规律，为选择性控制FT产物分布高性能催化剂的优化设计和构筑奠定基础。主要研究内容及结果如下：
1．以Si/Al比分别为20、30、40、50的H-MCM-22为载体，Co(NO3)2为前驱体，采用等体积浸渍法制备了10 wt.% Co/H-MCM-22催化剂，并在H2/CO=2，W/F=5.02 g·h·mol-1，P=1.0 MPa，T=508 K反应条件下考察了其催化FT合成的反应性能。尽管这些催化剂的FT活性都较低（CO转化率介于3-23%之间），但产物分布结果表明，FT长链烃发生了不同程度的裂解。上述反应结果与H-MCM-22的层状结构、孔尺寸、酸性及催化剂的还原行为相一致。
2．以十六烷基三甲基溴化铵和四丙基氢氧化铵为溶胀剂，考察了不同Si/Al比MCM-22前驱体（MCM-22(P)）的剥离行为。在所选条件下，Si/Al为20、30、40、50的MCM-22(P)剥离程度较低，而Si/Al为25的MCM-22(P)明显剥离，并形成了部分剥离的ITQ-2分子筛，表明结晶度和Si/Al比是影响MCM-22(P)剥离程度的关键因素。NH3-TPD结果表明，与未经剥离的H-MCM-22相比，MCM-22(P)剥离产物的总酸量和强酸量明显降低。尽管所有MCM-22(P)剥离产物的微孔分布非常相近，但随剥离程度的增加，比表面积和平均孔径显著增大。FT反应结果表明，与Co/H-MCM-22相比，MCM-22(P)剥离产物负载Co催化剂表现出（1）CO转化率增大，且随剥离程度增加而显著升高；（2）C4-C12烃选择性增加，C21+烃选择性降低，且改变程度与Si/Al比密切相关。结合其余烃类选择性及催化剂的H2-TPR、XRD等表征结果，上述催化剂的FT反应活性可根据催化剂的还原行为得到合理解释，而产物选择性主要取决于催化剂的酸性和孔特性。
3．以十六烷基三甲基溴化铵和四丙基氢氧化铵为溶胀剂，以Si(OCH2CH3)4、Al(NO3)3和ZrOCl2分别作为SiO2、Al2O3和ZrO2的前驱体，考察了Si/Al=25的MCM-22(P)的柱撑行为。在所考察条件下，合成了结构较为规整的SiO2-MCM-36分子筛，但ZrO2、Al2O3的柱撑效果较差。NH3-TPD结果表明，与H-MCM-22相比，MCM-36的强酸中心显著减少，且总酸量按Al2O3-MCM-36＞ZrO2-MCM-36＞H-MCM-22＞SiO2-MCM-36的次序递减。FT反应结果表明，CO转化率按Co/SiO2-MCM-36≈Co/ZrO2-MCM-36＞＞Co/Al2O3-MCM-36≈Co/H-MCM-22的规律变化。从反应活性及液体烃选择性看，Co/ZrO2-MCM-36的FT反应性能最佳。根据氧化物柱的助剂效应、分子筛的酸性、催化剂的孔特性及还原行为等性质，上述反应结果可得到合理解释。

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