多级孔道沸石分子筛的合成表征及催化应用

　　多级孔道沸石分子筛是指具有额外介孔或大孔孔道的沸石分子筛，它同时具有沸石分子筛及介孔材料的优点，具有很高的酸性、水热稳定性及多级孔道结构，被学术界和工业界公认为是潜在的下一代催化材料，有望在重油裂化、大分子催化及精细化工等领域中发挥重要作用。它的合成、表征及催化应用是近十年来催化材料领域的研究热点。尽管已经开展了大量的探索性研究工作，但该方向仍未得到系统深入的研究，依然存在着诸多未解决的关键问题：如在理论层面，多级孔道沸石分子筛中介孔的形成机理及第二模板的作用仍不清楚；在合成技术层面，目前多级孔道沸石分子筛的合成成本过高，产品中介孔结构的可控性及介孔有序性较差；在催化研究层面，反应类型有待拓宽，同时迫切需要明确介孔对催化反应性能提升的具体机制等。针对上述若干关键问题，《大连理工大学学术文库：多级孔道沸石分子筛的合成表征及催化应用》中发展了硬模板、软模板及无第二模板存在条件下的多级孔道沸石分子筛合成路线，详细研究了沸石分子筛在相应条件下的晶化过程，深入认识不同合成路线所蕴含的共同点，提出了多级孔道沸石分子筛晶化机理及介孔形成机理，同时考察了典型材料的催化性能。

　　方云明，1982年出生，2008年获大连理工大学化学工艺博士学位。在前人研究基础上发展了硬模板、软模板及无第二模板存在条件下的多级孔道沸石分子筛合成路线，深入认识了不同合成路线所蕴含的共同点，提出了多级孔道沸石分子筛晶化机理及介孔形成机理，并发掘了多级孔道沸石分子筛的催化应用，因此获得了2010年全国百篇优秀博士论文奖。博士毕业后加入中国科学院青岛生物能源与过程研究所，获得了中国科学院卢嘉锡青年人才奖等荣誉称号，并获得国家自然科学基金及Shell集团、Boeing公司的多项国际合作项目资助。在继续深化介孔沸石催化材料合成及催化应用工作的同时，在生物液体燃料特别是利用石油化工手段炼制生物液体燃料方向开展了大量创新性工作，相关研究已经吸引了国内外学术和工业界的广泛关注。

1 文献综述
1.1 沸石分子筛及有序介孔材料在催化反应中的优缺点及解决方法
1.1.1 沸石分子筛在催化反应中的优缺点
1.1.2 有序介孔材料在催化反应中的优缺点
1.1.3 克服沸石分子筛及有序介孔材料在催化应用中缺点的方法
1.2 多级孔道沸石分子筛的合成及表征
1.2.1 通过对沸石分子筛进行后处理合成多级孔道沸石分子筛
1.2.2 通过添加介孔形成模板合成多级孔道沸石分子筛
1.3 多级孔道沸石分子筛的催化应用
1.3.1 在涉及大分子尺寸化合物时的反应性能
1.3.2 提高催化反应的转化率和选择性
1.3.3 延长沸石分子筛的寿命
1.3.4 设计高度分散的双功能催化剂
1.4 课题的提出及研究设想
2 实验总述
2.1 主要原料
2.2 炭材料模板的合成
2.3 多级孔道沸石分子筛的合成装置
2.4 多级孔道沸石分子筛的表征方法
2.5 多级孔道沸石分子筛催化性能测试
3 炭材料对沸石晶化的影响及在多级孔道沸石介孔形成中的作用
3.1 不同结构特征炭材料为模板合成多级孑L道沸石分子筛
3.1.1 实验部分
3.1.2 结果与讨论
3.2 Meso-S-1-CMK-3及Meso-S-1-CA的晶化过程
3.2.1 实验部分
3.2.2 结果与讨论
3.3 炭材料在多级孔道沸石分子筛晶化及介孔形成中的作用
3.3.1 炭材料在多级孔道沸石分子筛介孔形成中的作用
3.3.2 炭材料对沸石分子筛晶化的影响
4 炭气凝胶为模板制备晶体内含有可控介孔孔道的MFI沸石分子筛
4.1 间苯二酚-甲醛基的炭气凝胶为模板合成晶体内含有可控介孔孔道的MFI沸石分子筛
4.1.1 炭气凝胶的常压干燥合成及孔结构控制
4.1.2 间苯二酚甲醛基的炭气凝胶为模板合成介孔沸石
4.2 混甲酚-甲醛基的炭气凝胶为模板合成含有晶体内介孔的MFI沸石分子筛
4.2.1 混甲酚-甲醛基炭气凝胶的制备和表征
4.2.2 CmF炭气凝胶为模板制备沸石分子筛合成及表征
4.3 炭纳米复制法表征介孔沸石中介孔孔道的连续性
4.4 炭材料模板法合成介孔杂原子取代沸石：杂原子分布及炭模板烧除
4.4.1 介孔ZSM-5及介孔TS-1的基本表征结果
4.4.2 铝、钛等杂原子在含有晶体内介孔的沸石晶粒中的分布
4.4.3 含铝钛沸石分子筛中模板剂及炭材料的烧除过程研究
4.5 炭材料模板法／脱硅两步法合成具有大介孔孔容的介孔沸石
5 含有序介孔孔道的沸石分子筛合成
5.1 有序介孔沸石分子筛合成的一些背景知识及基础研究
5.1.1 有序介孔沸石分子筛合成的可能性
5.1.2 有序介孔沸石合成的困难
5.2 炭材料模板存在下SBA-15孔壁重结晶合成有序介孔沸石
5.2.1 CMK-5为模板SBA-15孔壁重结晶实验及产品表征
5.2.2 OMZ-1形成过程中炭材料结构的影响
5.3 表面活性剂及其硅烷化类似物混合模板合成含蠕虫状介孔沸石
5.3.1 三甲氧基硅丙基二甲基十八烷基氯化铵为模板合成介孔沸石
5.3.2 表面活性剂及其硅烷化类似物混合模板合成含蠕虫状介孔沸石
5.3.3 OMZ-2的形成过程
5.4 炭材料及表面活性剂为模板合成有序介孔沸石分子筛的比较
6 介孔纳米沸石团聚体：催化性能及无第二模板合成
6.1 介孔TS-1纳米沸石团聚体在含硫化合物氧化脱除反应中的催化性能
6.1.1 介孔TS-1纳米沸石团聚体：CMK-3为模板合成及表征
6.1.2 介孔TS-1纳米沸石团聚体在模型含硫化合物氧化脱除中的催化性能
6.2 介孔纳米沸石团聚体的无第二模板合成
6.2.1 介孔ZSM-12纳米沸石团聚体的无第二模板法合成
6.2.2 成核促进剂存在条件下合成含有介孔结构的纳米ZSM-5团聚体
6.3 基于纳米颗粒组装的多级孔道沸石分子筛合成化学
6.3.1 沸石分子筛晶化过程
6.3.2 多级孔道沸石分子筛介孔形成、孔结构控制及硬模板的作用
6.3.3 多级孔道沸石分子筛产物：动力学控制结果
7 多级孔道沸石分子筛在2-甲基萘选择甲基化反应中的应用
7.1 国内外研究工作概述
7.2 2，6-二甲基萘合成体系的量子化学计算分析
7.2.1 量子化学计算方法
7.2.2 计算方法的可靠性
7.2.3 计算结果及讨论
7.2.4 量子化学计算结果对反应结果的理解及沸石催化剂的理想结构
7.2.5 不同烷基化试剂条件下的6，7位异构体的分子尺寸的区别
7.3 沸石杂原子同晶取代的新方法及含锆杂原子沸石分子筛的合成
7.3.1 技术路线的科学背景
7.3.2 实验方法及产品表征
7.4 多级孔道ZSM-5上催化2，6-二甲基萘合成
7.4.1 催化反应方法
7.4.2 合成反应催化效果
8 主要结论和创新点
8.1 主要结论
8.2 主要创新点
8.3 今后工作的建议
参考文献
作者学术成果索引
致谢