绿色高分子材料论文——分子筛催化剂学院：京江学院班级：高分子1101姓名：***学号：**********摘要:随着环保意识的增强，对清洁能源的需求不断提高，人们越来越多的研究了新型环保的催化剂。

目前，分子筛催化剂在炼油与化工工业得到了研究与应用，如催化裂化、加氢裂化、带支链芳烃的烷基化、异构脱蜡以及轻烯烃聚合等。

国内外已开发出一批有发展前景的高功能化、多功能化、精密化的分子筛催化剂材料。

1. 分子筛催化剂的概述1.1、定义：指以分子筛为催化剂活性组分或主要活性组分之一的催化剂。

又称沸石催化剂。

分子筛具有离子交换性能、均一的分子大小的孔道、酸催化活性，并有良好的热稳定性和水热稳定性，可制成对许多反应有高活性、高选择性的催化剂。

应用最广的有X型、Y型、丝光沸石、ZSM-5等类型的分子筛。

工业上用量最大的是分子筛裂化催化剂。

1.2、合成方法：①水热晶化法；②非水体系合成法；③干胶转换法；④无溶剂干粉体系合成法；；⑤微波辐射合成法；⑥蒸汽相体系合成法；⑦多级孔道沸石分子筛的合成；⑧化学后处理法；⑨硬模板法；⑩软模板法。

2. 分子筛催化剂的的发展现状1954年第一次人工合成沸石分子筛催化剂并作为吸附剂而商品化。

20世纪50年代人们先后合成了 A 型、X型和Y 型分子筛。

随着人们对分子筛催化剂的不断加深，美国联合碳化学公司（UCC）开发出合成沸石分子筛，继而，美国Mobil公司的研究人员开发出由Zeolites Socony Mobil缩写命名的ZSM系列高硅铝比沸石分子筛催化剂，并形成工业化规模生产。

1980年Sand合成了ZEOLON分子筛。

1982 年UCC（联合碳化公司）Wilson和Flanigen等首次合成20余种AlPO4 和SaPO4分子筛，从而打破了沸石分子筛由硅氧四面体和铝氧四面体组成的传统观念。

1982年，WLSON 等在水热条件下首先合成了新型微孔磷铝分子筛，这种分子筛由铝氧四面体和磷氧四面体严格有序交替排列而成，其骨架接近中性。

1992年美国Mobil公司发现了M41S介孔分子筛。

为了改善催化剂的催化活性，在催化剂中加入杂原子，如La、Ce、Fe、Mn、Ti、Sn。

Vietze等将有机燃料加入到在磷酸铝分子筛合成中。

Tang等在磷酸铝分子筛中组合了直径为0.4nm的超小的单个的碳纳米分子筛。

Caro等报道了非线性硝基苯胺载体磷酸铝晶体的特性。

近几年来市场对各类分子筛催化剂的需求不断增加，国内合成分子筛的生产规模也不断增大。

中科院大连化物所自20世纪80年代以来开展沸石分子筛的合成及改性研究工作，开发出二甲醚裂解制低碳烯烃催化剂及甲醇转化制低碳烯烃催化剂。

1988年首次合成了具有十八环的VPI－5分子筛，孔径达1.3nm，实现了大孔分子筛的合成。

上海骜芊科贸发展有限公司生产经营ZSM－5高硅沸石分子筛结晶粉体、疏水晶态ZSM－5吸附剂等系列分子筛。

南开大学催化剂厂主要生产了NKF－5分子筛（直接法合成ZSM－5分子筛）、Bate分子筛、Y 型分子筛及以其为载体的获得国家级发明奖的各类催化剂。

3. 常见的分子筛催化剂3.1、ZSM－5分子筛催化剂ZSM－5分子筛催化剂具有独特的孔道结构和孔径尺寸、稳定的骨架和大范围可调硅铝比，有较优异的催化性能，有二维十元环孔道，孔径在0.55nm 左右，热稳定性和催化活性高的特点。

ZSM－5分子筛催化剂可用于烷烃的芳构化、催化裂化及异构化，近年来因其独特的孔道结构及表面酸碱特性，其催化反应主要在酸碱中心进行，可以用于甲醇转化为烃类过程，低碳烷烃脱氢过程。

同时高硅ZSM－5分子筛为疏水性，对甲醇转化为烃类的活性和热稳定性都很好。

改性的ZSM－5沸石分子筛更能提高其催化性能。

ZSM－5沸石分子筛的改性方法有水蒸气改性、离子交换改性、化学气相沉积改性。

水蒸气改性是通过改变分子筛的硅铝比来达到改性的目的。

ErofeevVI等报道，高硅ZSM－5沸石经过高温水热处理后，其酸性中心将重新分布，原有的强酸中心基础上产生了弱Ｌ酸中心，有利于提高Ｃ２～Ｃ４低碳烯烃的选择性，低焦炭收率。

在陈洪林等的基础上，通过原位两步晶化法，合成了含有ZSM－5和Ｙ沸石的复合分子筛催化剂ZSM－5／Y。

3.2、MCM分子筛催化剂MCM系列催化剂属于介孔催化剂，它的介孔是无序、无定形的，它们的孔道是有序排列，且孔径大小分布很窄。

在经过优化合成条件或后处理后，具有一定的水热稳定性、很好的热稳定性、比表面积较大（＞400m2／g）、孔隙率较高、颗粒外形规则、组成可调等特点，且可在微米尺度内保持高度的孔道有性。

胡灯红、郑华均对MCM－41介孔分子筛催化剂进行了改性研究。

为了满足大分子反应的需要，增大中孔分子筛的孔径已成为对其研究的热点，它可以通过改变模板剂、添加增孔剂、调节表面活性剂的碳链长度、添加辅助剂等方法对其进行改性。

MCM－41型介孔分子筛催化剂是一种具有应用潜力的新型催化材料，要将MCM－41分子筛催化剂全面推向工业应用，发挥其潜在的工业应用价值。

改性后的MCM－41 还可以被用作吸附剂、催化剂以及催化剂载体，还可以应用于环境保护、有机大分子合成、氧化还原反应以及石油炼制等行业。

MCM 分子筛催化剂还可以用于催化氧化脱硫。

MCM－22分子筛在苯与丙烯烷基化、甲烷无氧芳构化、催化裂化、烯烃芳构化及甲苯歧化方面显示出广阔的应用前景。

3.3、SBA分子筛催化剂SBA分子筛催化剂具有介孔结构，有均一的孔道直径分布，孔径可调变，壁厚且水热稳定性很高。

具有较大的比表面积（可高达2500m2／g）和孔体积（可高达2.25cm3／g）。

SBA分子筛催化剂已应用于催化、分离、生物及纳米材料等领域。

SBA分子筛催化剂可以作为固体酸催化剂载体。

改性的SBA－15分子筛催化剂主要用于催化剂氧化反应、催化加氢、聚合、缩合反应、烷基化反应、异构化反应、催化裂化、光催化及热分解等方面。

虽然SBA分子筛催化剂得到了较好的应用，但由于其孔径较小、壁薄、水热稳定性及化学稳定性较弱，使其在催化领域的应用受到限制，通过增加壁厚、品化孔壁、掺杂金属原子以及在离子表面涂覆吸水性膜等方法对其改性，可以使其稳定性提高，从而改善了其在催化领域的应用。

3.4、磷酸铝分子筛催化剂此类分子筛催化剂的骨架是由（AlO4）及（PO4）四面体严格交替而成的骨架呈电中性。

磷酸铝分子筛催化剂的四面体中的中心Al3＋和P5＋可以被许多不同价态的金属或非金属元素取代，形成具有不同结构与性能的杂原子MeaPO －n分子筛催化剂。

磷酸铝AlPO4－ｎ系列分子筛催化剂在催化领域得到了应用与研究。

由于AlPO4－5分子筛催化剂具有三维微孔晶体结构，由磷氧四面体和铝氧四面体组成，呈电中性，因此作为载体有着其它物质所没有的独特优点。

将铁离子加入催化剂中能有限制非活性石墨炭的生成，提高催化剂稳定性。

磷酸铝分子筛催化剂，除了上述应用还具有良好的水热稳定性，可用于气液体的干燥、净化、分离、回收，也可用做催化剂的载体。

由于磷酸铝分子筛具有良好的催化性能，可广泛应用于很多反应中，如裂解反应、脱氢反应、水合反应、酯化反应等，并且表现出优异的性能。

3.5、SAPO－11分子筛催化剂SAPO－11分子筛催化剂属于中孔分子筛，具有二维的非交叉的十元环椭圆型孔，孔径0.39nm×0.64nm，物化性能类似于硅铝沸石，而且还具有某些磷铝酸盐分子筛的特性。

SAPO－11分子筛因其合成条件的不同表现出不同的酸强度，因此呈现出独特的催化性能。

目前已应用于裂化，加氢裂化，芳烃和异构烷烃的烷基化，二甲苯异构化，聚合，加氢脱氢，烷基转移，脱烷基以及水和反应等多种石油炼制与石油化工过程中。

为了提高催化剂的催化性能，有人对SAPO －11分子筛进行了改性，可以对SAPO－11分子筛进行负载改性和掺杂改性。

用贵金属进行改性，改性之后的分子筛催化剂多用于长链烷烃支链化反应，润滑油降凝以及加氢裂化尾油异构脱蜡等方面。

在分子筛中掺入金属离子后，进入分子筛骨架后的金属离子会对分子筛的酸性，氧化还原特性，结晶度及孔结构等产生影响。

4. 结论分子筛催化剂的应用已遍及石油化工、环保、生物工程、食品工业、医药化工等领域。

有些分子筛催化剂在催化氧化方面活性并不是很高，所以有研究者对其进行了改性。

微孔分子筛由于其孔径较小，大分子进入孔道比较困难，同时扩散阻力较大，在其孔道内形成的产物不能快速逸出，极大的限制了微孔沸石在大分子催化反应中的应用。

介孔分子筛可以弥补微孔分子筛的不足，为大分子反应提供有利的空间构型。

但由于介孔分子筛的孔壁处于无定形状态，其水热稳定性较差，且酸性较弱，同样限制了其应用范围，尤其是在石油炼制工业中的应用。

因此，人们正在研究具有强酸性、沸石型孔壁结构的介孔复合材料和微孔－介孔分子筛复合材料的合成。

参考文献：［１］LiuWeiQiang，ShangTongMing，CuiYiMei．Characteristics Of heptane hdroisomerization over PT L Pd）／SAPO－11catalyst［J］．Jouralof Jiangsu Teachers University of Technology，2008，14 （1）：1－5．［２］汪颖军，李小辉，刘成双，等．SAPO－11分子筛合成及其用于催化［J］．工业催化，2010（3）．［３］孙锦宜．催化剂材料的研究动向［J］．化学工业与工程技术，1996 （1）：47．［４］李飒英．沸石分子筛的合成及合成机理［J］．化学工程与装备，2010（6）．［５］Corma A，［J］．Chem．Rev，1997，97：2373－2420．［６］Vander J C Wall，VanBekku H［J］．J．Porous Mater．1988，5：289－303．［７］Corma A，［J］．Chem．Rev，1997，97：2373－2420．［８］Barthomeuf D，Coudurier G，Vedrine J C［J］．Mater．Chem．Phys，1988，18553－575．［９］（a）Sithambaram S，Ding Y，Li W，rtal．［J］．Green Chem．2008，10：1029－1032．［１０］汪慧智．新型分子筛催化剂的研究进展［J］．辽宁省大连市渤海实验室，2006 （2）．［１１］周继红．合成分子筛母液及其利用研究［J］．现代化工，2010（2）．［１２］朱洪法．编催化剂载体［M］．北京：化学工业出版社，1980．［１３］杨华明，邱冠周．分子筛的研究现状与发展前景［J］．中南工业大学，1996 （5）．［１４］李新柱，张记市．Co取代介孔磷铝分子筛的合成、表征及催化性能［J］．中国有色金属学报，2009（11）．。