多種高效分子篩材料的低成本制備
一、項目分類
關鍵核心技術突破
二、成果簡介
分子篩是指具有規則分子級別孔道結構的結晶硅鋁酸鹽,廣泛應用于催化與吸附分離工業過程。對于工業結構革新和綠色環保化工具有十分重要的意義。
我們長期從事分子篩材料的研究和開發工作,目的有多種先進的分子篩材料得以推出。
1應用于甲醇制烯烴反應的分子篩催化材料
我們基于對甲醇制烯烴反應與失活機理的理解,成功設計AlPO-34催化劑。AlPO-34骨架雜質量級的Si可產生痕量Brønsted酸中心,與反應物甲醇作用形成痕量苯基碳正離子進而引發烴池路線實現甲醇制烯烴反應,同時大大降低了甲醇制烯烴二次反應的發生。與工業化催化劑SAPO-34相比,AlPO-34將甲醇制烯烴反應中低碳烯烴收率提高一到兩個百分點,穩態壽命提高一倍。根據目前所開車的60萬噸MTO裝置的經濟效益測評,低碳烯烴收率每提高一個百分點,每年的凈利潤便可提高6000萬元(授權發明專利:ZL201110226964.4)。
2分子篩超薄納米片材料
分子篩超薄納米片具有短的孔道和較開放的晶穴,在保持分子篩擇形效果的同時可以有效降低客體分子的擴散阻力,在催化與吸附分離方面表現出更高的性能,受到廣泛的關注。我們使用便宜易得的模板劑與阻隔劑,成功制備了b軸取向的50納米以下的MFI分子篩納米片,其生產成本不足目前文獻報道的五分之一,產率高達80%,此方法極具工業應用前景。目前,該技術相關的發明專利已提交,處在審查階段。
3Lewis酸分子篩的規模化制備
我們開辟全新的方法,通過合成后處理技術將Sn、Zr等孤立金屬離子引入分子篩骨架,成功制備出一系列Lewis酸分子篩材料,并將其應用在多種催化反應中。其中,Sn-分子篩與Zr-分子篩在環氧化合物開環反應中表現出極其優異的性能,具有工業應用前景(授權發明專利:ZL201410169234.9;ZL201410620863.9)。
4應用于煙氣脫硝Fe-分子篩催化劑的直接合成
Fe-分子篩催化劑是新一代煙氣脫硝催化劑,其綜合性能已經可以與傳統V2O5-WO3/TiO2體系相媲美,且避免了使用高毒性組分V2O5所產生的環境污染問題,在歐美發達國家已得到推廣應用。我們成功開發原位晶化法,一步直接制備Fe-分子篩,解決了Fe-分子篩制備復雜,重現性差的問題,同時大大降低Fe-分子篩的生產成本,所制備樣品在煙氣脫硝反應中表現出優于Johnson Matthey產品的性能(CN201410527707.8)。
南開大學
2022-07-29