IM-5沸石的綠色合成與表征

王 將，馬 波，楊衛(wèi)亞，凌鳳香，沈智奇，侯宇鑫

（1. 中國(guó)石化 撫順石油化工研究院,遼寧 撫順 113001；2. 遼寧石油化工大學(xué) 石油化工學(xué)院,遼寧 撫順 113001；3. 中國(guó)石油 撫順石化公司 大乙烯聯(lián)合裝置生產(chǎn)區(qū),遼寧 撫順 113004）

IM-5沸石的綠色合成與表征

王 將1，2，馬 波2，楊衛(wèi)亞1，凌鳳香1，2，沈智奇1，侯宇鑫3

（1. 中國(guó)石化 撫順石油化工研究院,遼寧 撫順 113001；2. 遼寧石油化工大學(xué) 石油化工學(xué)院,遼寧 撫順 113001；3. 中國(guó)石油 撫順石化公司 大乙烯聯(lián)合裝置生產(chǎn)區(qū),遼寧 撫順 113004）

采用動(dòng)態(tài)水熱法合成了新型沸石IM-5,考察了反應(yīng)溫度、堿度、凝膠硅鋁比和模版劑用量對(duì)合成反應(yīng)的影響,通過(guò)XRD、SEM、TEM、NMR、N2吸附-脫附和吡啶吸附-FTIR方法對(duì)合成產(chǎn)物進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在動(dòng)態(tài)水熱體系下,在反應(yīng)溫度170 ℃、n（NaOH）∶n（SiO2）=0.63～0.73、凝膠硅鋁比40～120、n（溴代1,5-二氮-甲基吡咯基戊烷）∶ n（SiO2）=0.05～0.10的條件下反應(yīng)7 d,合成出了高純度、高結(jié)晶度的IM-5沸石,縮短了反應(yīng)時(shí)間,模板劑消耗量降低30%～60%；IM-5沸石的晶粒呈表面褶皺的平板狀,長(zhǎng)度400～500 nm,寬度100～200 nm；所得IM-5沸石的晶體結(jié)構(gòu)完整,無(wú)明顯的骨架缺陷；IM-5沸石的比表面積為400 m2/g,具有5種10元環(huán)微孔孔道,孔徑尺寸分別為0.519,0.522,0.529, 0.545,0.549 nm；氫型IM-5沸石擁有較高的總酸量,且中強(qiáng)酸、強(qiáng)酸的含量較多,使其在催化反應(yīng)中具備優(yōu)良的活性。

IM-5沸石；動(dòng)態(tài)水熱法；綠色合成；沸石催化劑

微孔沸石催化劑由于具有良好的活性、選擇性及穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn),在石油化工領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。為開發(fā)更高性能的沸石催化劑,研究人員在充分挖掘現(xiàn)有沸石材料潛在催化性能的基礎(chǔ)上,還不斷探索、研究具有新穎結(jié)構(gòu)的沸石材料,以更好地滿足現(xiàn)代能源與化工行業(yè)的需求［1-4］。1998年法國(guó)石油研究院合成了一種新的具有復(fù)雜孔結(jié)構(gòu)特征的高硅沸石IM-5［5］。結(jié)構(gòu)解析結(jié)果表明,IM-5沸石的結(jié)構(gòu)為IMF型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),屬于正交晶系。在孔道結(jié)構(gòu)上,IM-5沸石是一種二維10元環(huán)孔道的多晶分子篩,其中,3套二維10元環(huán)孔道交錯(cuò)形成三維的孔道結(jié)構(gòu)［6-9］。IM-5沸石具有三維交錯(cuò)的孔道分布、適宜的孔徑尺寸、較高的熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性以及較多的中強(qiáng)酸,上述特點(diǎn)使其在烴類選擇性催化,特別是異構(gòu)化、烷基化、催化裂化方面擁有潛在的應(yīng)用價(jià)值［10-12］。目前,對(duì)IM-5沸石的研究主要側(cè)重于結(jié)構(gòu)解析與反應(yīng)評(píng)價(jià),IM-5沸石合成中仍存在較多問(wèn)題,如合成周期較長(zhǎng)、極易產(chǎn)生雜晶、有機(jī)模板劑消耗量大、對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重、不利于工業(yè)化生產(chǎn)等［6,8,13-15］。

本工作改變了原有的六元合成體系,在SiO2-Na2O-Al2O3-溴代1,5-二氮-甲基吡咯基戊烷（SDA）-H2O五元體系下,采用動(dòng)態(tài)水熱法合成了高純度、高結(jié)晶度的IM-5沸石,考察了IM-5沸石的合成條件,并對(duì)純凈的IM-5沸石的基本物化性質(zhì)進(jìn)行了表征。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 IM-5沸石的合成

稱取一定質(zhì)量的NaOH,AlCl3?6H2O, SDA,加入適量的去離子水溶解,并緩慢加入白炭黑,在60 ℃水浴中劇烈攪拌6 h,直至體系形成均勻的凝膠；將制備的凝膠轉(zhuǎn)移至內(nèi)襯聚四氟乙烯的水熱晶化釜中,在170 ℃下動(dòng)態(tài)晶化7 d；晶化完成后洗滌得到的試樣在110 ℃下干燥12 h,得到IM-5沸石原粉。

將IM-5沸石原粉在550 ℃下煅燒6 h,用1 mol/ L的硝酸銨溶液,按固液比1∶20,在90 ℃下銨交換6 h,分3次進(jìn)行；將交換后的試樣在550 ℃下煅燒6 h,得到氫型IM-5沸石。

1.2 IM-5沸石的表征

采用帕納科公司X’PertPRO MPD型X射線粉末衍射儀表征試樣的晶相,Cu Kα射線,掃描范圍5o～40o；采用日本JEOL公司JSM-7500F型掃描電子顯微鏡及JEM-2100型透射電子顯微鏡觀察試樣的形貌特征；采用Bruker公司AV-500型核磁共振儀進(jìn)行NMR表征；采用Micrometrics公司ASAP 2420型物理吸附儀進(jìn)行N2吸附-脫附表征；采用Nicolet公司IR-560型傅里葉變換紅外光譜儀進(jìn)行吡啶吸附-FTIR表征,測(cè)試試樣的酸性。

2 結(jié)果與討論

2.1 IM-5沸石合成條件的考察

2.1.1 反應(yīng)溫度

不同反應(yīng)溫度下產(chǎn)物的XRD譜圖見圖1。由圖1可見,在160～180 ℃下均能合成出IM-5沸石,但在160 ℃和180 ℃時(shí)產(chǎn)物中出現(xiàn)了少量的方沸石（ANA）；在170 ℃時(shí),在2θ＝7.60o,8.70o, 9.20o,12.30o,15.40o,18.50o,22.85o,23.25o, 24.00o,24.90o,26.50o,28.60o,31.50o處出現(xiàn)較強(qiáng)的衍射峰,且無(wú)雜峰出現(xiàn),說(shuō)明得到了純凈的IM-5沸石。同時(shí)從整個(gè)過(guò)程看,溫度升高使IM-5沸石的結(jié)晶度提高；但當(dāng)溫度達(dá)到190 ℃時(shí),生成了絲光沸石與IM-5沸石的混合相,且IM-5沸石的結(jié)晶度下降。上述結(jié)果表明,在170 ℃時(shí)所得產(chǎn)物為高結(jié)晶度的純凈IM-5沸石。

圖1 不同反應(yīng)溫度下產(chǎn)物的XRD譜圖Fig.1 XRD patterns of products synthesized at different temperature. Synthesizing conditions：n(SiO2)∶n(Na2O)∶n(Al2O3)∶n(SDA)∶n(H2O)=30∶11∶0.5∶3.0∶1 200,7 d.SDA：1,5-bis(N-methylpyrrolidinium)-pentane bromide.Reaction temperature/℃：a 160；b 170；c 180；d 190IM-5；Analcime（ANA）；Mordenite

2.1.2 堿度

據(jù)專利［5］報(bào)道,合成純凈IM-5沸石的條件范圍非常窄。本工作考察了堿度（n（NaOH）∶n（SiO2））對(duì)合成IM-5沸石的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2。由圖2可見,n（NaOH）∶n（SiO2）=0.63～0.73時(shí),合成出了高純度的IM-5沸石；當(dāng)n（NaOH）∶n（SiO2）=0.56時(shí),形成一維12元環(huán)孔道結(jié)構(gòu)的ZSM-12沸石；當(dāng)n（NaOH）∶n（SiO2）=0.77時(shí),產(chǎn)物中IM-5沸石與ANA共存。由此可看出,堿度較低時(shí),原料中的硅源未能完全參與反應(yīng),最終生成了致密相ZSM-12沸石。本實(shí)驗(yàn)采用的堿為NaOH,堿度相對(duì)過(guò)高時(shí),反應(yīng)體系中Na+含量高,不利于導(dǎo)向IM-5沸石的特殊聚合態(tài)的硅鋁酸根存在,而該化學(xué)環(huán)境下ANA相能穩(wěn)定存在,Na+含量過(guò)高抑制了ANA向IM-5沸石的完全轉(zhuǎn)化。

圖2 不同堿度下產(chǎn)物的XRD譜圖Fig.2 XRD patterns of products synthesized with different n(NaOH)∶n(SiO2).Synthesizing conditions：n(SiO2)∶n(Al2O3)∶n(SDA)∶n(H2O)=30∶0.5∶3.0∶1 200,7 d,170 ℃.n(NaOH)∶n(SiO2)：a 0.56；b 0.63；c 0.73；d 0.77IM-5；ANA；ZSM-12

2.1.3 凝膠硅鋁比

硅鋁比是影響沸石的酸性、熱穩(wěn)定性及水熱穩(wěn)定性的重要因素。前期研究人員合成IM-5沸石的凝膠硅鋁比為40～60,且合成的產(chǎn)物中伴隨少量的ANA和石英。本實(shí)驗(yàn)嘗試合成不同凝膠硅鋁比的高純度IM-5沸石。不同凝膠硅鋁比下產(chǎn)物的XRD譜圖見圖3。

圖3 不同凝膠硅鋁比下產(chǎn)物的XRD譜圖Fig.3 XRD patterns of products synthesized with different n(SiO2)∶n(Al2O3).Synthesizing conditions：n(SiO2)∶n(Na2O)∶n(SDA)∶n(H2O)=30∶11∶3.0∶1 200,7 d,170 ℃.n(SiO2)∶n(Al2O3)：a 10；b 20；c 30；d 40；e 60；f 80；g 120；h 240IM-5；ANA；ZSM-12

由圖3可見,在凝膠硅鋁比為40～120時(shí),均能得到純凈的IM-5沸石。當(dāng)凝膠硅鋁比為10和20時(shí),分別得到無(wú)定形物和ANA,這與文獻(xiàn)［8］的報(bào)道結(jié)果一致；當(dāng)凝膠硅鋁比為30時(shí),ANA與IM-5沸石共存；當(dāng)凝膠硅鋁比為40～80時(shí)得到了高結(jié)晶度的IM-5沸石；當(dāng)凝膠硅鋁比提高到120時(shí),仍能得到純凈的IM-5沸石,只是結(jié)晶度有所降低；當(dāng)凝膠硅鋁比繼續(xù)提高到240時(shí),產(chǎn)物為ZSM-12沸石。由此得出,該凝膠體系下在硅鋁比為40～120之間時(shí)能合成出純凈的IM-5沸石,擴(kuò)大了IM-5沸石的合成條件范圍。

2.1.4 模板劑用量

考察了模板劑用量（n（SDA）∶n（SiO2））對(duì)合成IM-5沸石的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖4。由圖4可見,當(dāng)n（SDA）∶n（SiO2）=0.10時(shí),產(chǎn)物為純凈的IM-5沸石；當(dāng)n（SDA）∶n（SiO2）=0.05時(shí),產(chǎn)物的純度及結(jié)晶度沒(méi)有明顯變化；直至n（SDA）∶n（SiO2）降至0.03時(shí),產(chǎn)物中出現(xiàn)了ANA與IM-5沸石的混合相,IM-5沸石的結(jié)晶度有所下降。這表明模板劑用量對(duì)ANA向IM-5沸石轉(zhuǎn)晶以及IM-5沸石孔道的構(gòu)建起到至關(guān)重要的作用。隨模板劑用量的減少,體系無(wú)法提供足夠的1,5-二氮-甲基吡咯基戊烷陽(yáng)離子來(lái)破壞ANA,整合游離硅源生成IM-5沸石,導(dǎo)致轉(zhuǎn)晶不完全,產(chǎn)物不純。與文獻(xiàn)［8,13］報(bào)道的結(jié)果對(duì)比,本實(shí)驗(yàn)的模板劑消耗量降低30%～60%。

圖4 不同模板劑用量下產(chǎn)物的XRD譜圖Fig.4 XRD patterns of products synthesized with different n(SDA)∶n(SiO2).Synthesizing conditions：n(SiO2)∶n(Na2O)∶n(Al2O3)∶n(H2O)=30∶11∶0.5∶1 200,7 d,170 ℃. n(SDA)∶n(SiO2)：a 0.10；b 0.05；c 0.03IM-5；ANA

2.2 IM-5沸石的表征結(jié)果

IM-5沸石作為一種新型沸石,已在一些催化反應(yīng)中展現(xiàn)出優(yōu)越性,但科研人員對(duì)其物化性質(zhì)的研究還不夠系統(tǒng)。本實(shí)驗(yàn)對(duì)n（SiO2）∶n（Na2O）∶n（Al2O3）∶n（SDA）∶n（H2O）=30∶11∶0.5∶1.5∶1 200、170 ℃下反應(yīng)7 d得到的高結(jié)晶度、純凈的IM-5沸石進(jìn)行物化性質(zhì)的表征。

2.2.1 SEM和TEM表征結(jié)果

IM-5沸石的SEM表征結(jié)果如圖5（a）所示。由圖5（a）可見,IM-5沸石形貌呈表面褶皺的平板狀,尺寸與形態(tài)規(guī)整,無(wú)其他雜相,這與XRD表征結(jié)果一致。IM-5沸石長(zhǎng)度為400～500 nm,寬度為100～200 nm。在催化領(lǐng)域應(yīng)用時(shí),IM-5沸石晶粒的褶皺狀外表面能增大反應(yīng)物與催化劑的接觸面積,有利于物料傳質(zhì)和催化反應(yīng)的進(jìn)行。

IM-5沸石的形貌特征表明：晶粒的褶皺平板形態(tài)具有晶體學(xué)定向生長(zhǎng)特征,所以可通過(guò)TEMSAED對(duì)其特定晶體方向進(jìn)行確定。圖5（b）和（c）分別為典型IM-5沸石晶粒的TEM圖像及其對(duì)應(yīng)的選區(qū)電子衍射譜,電子衍射譜標(biāo)定結(jié)果說(shuō)明,褶皺平板為［100］方向。在沒(méi)有其他兩個(gè)方向的直接電子衍射譜的情況下,根據(jù)IM-5沸石的孔道結(jié)構(gòu)及其相對(duì)關(guān)系,得到模擬［100］方向的孔道示意圖（圖5（d））,由此可看出［100］方向的兩套孔道與［001］及［010］方向的交錯(cuò)情況,這印證了IM-5沸石特定方向的10元環(huán)孔道具有三維交錯(cuò)分布的特點(diǎn)。

圖5 IM-5沸石的SEM圖像（a）、TEM圖像（b）、電子衍射譜（c）和孔道模擬（d）Fig.5 SEM image(a),TEM image(b),electron diffraction pattern(c) and pore channel simulation(d) of the IM-5 zeolite.Synthesizing conditions：n(SiO2)∶n(Na2O)∶n(Al2O3)∶n(SDA)∶n(H2O)=30∶11∶0.5∶1.5∶1 200,170 ℃,7 d.

2.2.2 NMR表征結(jié)果

IM-5沸石的29Si MAS NMR和27Al MAS NMR譜圖見圖6。由29Si MAS NMR譜圖可看出,在化學(xué)位移δ=-98,-105,-110附近出現(xiàn)了3種峰,分別代表3種硅鋁結(jié)構(gòu)：Si（OSi）2（OAl）2,Si（OSi）3（OAl）, Si（OSi）4,前兩種硅鋁結(jié)構(gòu)為非完整結(jié)構(gòu)。其中,在δ=-98,-105處的峰非常微弱,δ=-110處的峰強(qiáng)度最強(qiáng),通過(guò)積分面積計(jì)算3種硅鋁結(jié)構(gòu)的相對(duì)含量分別為8.33%,14.86%,76.81%,說(shuō)明該體系中晶化得到的IM-5沸石的結(jié)晶度較高,幾乎不存在骨架硅缺陷。由27Al MAS NMR譜圖可看出,IM-5沸石只在δ=53處出現(xiàn)了一個(gè)尖峰,為四配位骨架鋁的特征峰,證明鋁物種完全進(jìn)入了IM-5沸石的骨架,且Al主要以Si（OSi）2（OAl）2和Si（OSi）3（OAl）的形式存在,這也與合成的IM-5沸石具有較高的硅鋁比一致。

2.2.3 N2吸附-脫附表征結(jié)果

IM-5沸石的N2吸附-脫附曲線及微孔孔分布見圖7。由圖7（a）可看出,吸附支和脫附支基本重合,滯后環(huán)不明顯,證明IM-5沸石屬于微孔沸石。在相對(duì)壓力小于0.5后,脫附曲線突然下墜,說(shuō)明IM-5沸石存在一定的微孔和介孔。采用H-K微孔分布模型對(duì)IM-5沸石的孔徑進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算結(jié)果如圖7（b）所示。IM-5沸石孔分布相對(duì)集中,孔徑尺寸在0.5～0.6 nm之間,包含5種不同孔徑大小的10元環(huán)孔道,分別為0.519,0.522,0.529, 0.545,0.549 nm,這種孔道結(jié)構(gòu)及大小與中孔的HZSM-5沸石類似,因此可以推斷IM-5沸石具備了工業(yè)應(yīng)用價(jià)值沸石的孔道優(yōu)勢(shì),能在反應(yīng)中展現(xiàn)出良好的活性和選擇性,具有較好的應(yīng)用前景。合成的IM-5沸石的BET比表面積為400 m2/g,其中,外比表面積為52 m2/g。

圖6 IM-5沸石的29Si MAS NMR（a）和27Al MAS NMR（b）譜圖Fig.629Si MAS NMR(a) and27Al MAS NMR(b) spectra of the IM-5 zeolite. Synthesizing conditions referred to Fig.5.

圖7 IM-5沸石的N2吸附-脫附曲線（a）及微孔孔分布（b）Fig.7 N2adsorption-desorption curves（a） and pore size distribution（b） of the IM-5 zeolite. Synthesizing conditions referred to Fig.5.Adsorption；Desorption

2.2.4 酸性表征結(jié)果

氫型IM-5沸石的酸性表征結(jié)果見表1。

表1 氫型IM-5沸石的酸性表征結(jié)果Table 1 Acidity of synthesized H-IM-5 zeolite

從表1可看出,氫型IM-5沸石的總酸量較大,達(dá)到1.013 mmol/g,與性質(zhì)相近的沸石（如ZSM-5沸石）相比,總酸量相對(duì)較高。在酸性分布上,氫型IM-5沸石的弱酸、中強(qiáng)酸及強(qiáng)酸的含量（w）分別為27.5%,21.1%,51.4%,氫型IM-5沸石具有較多的中強(qiáng)酸及大量的強(qiáng)酸。在B酸與L酸的比例上,高溫吸附段時(shí),氫型IM-5沸石的B酸量大于L酸量,而B酸的強(qiáng)度分布與總酸量的強(qiáng)度分布相近。從氫型IM-5沸石的酸性特征上可以推測(cè),在烯烴異構(gòu)化、催化裂化和烷基化等需要較多中強(qiáng)酸和強(qiáng)酸的反應(yīng)中,氫型IM-5沸石可能具有較好的應(yīng)用前景。

3 結(jié)論

1）采用動(dòng)態(tài)水熱法,在反應(yīng)溫度170 ℃、n（NaOH）∶n（SiO2）=0.63～0.73、凝膠硅鋁比40～120、n（SDA）∶n（SiO2）=0.05～0.10的條件下反應(yīng)7 d,合成出了高純度、高結(jié)晶度的IM-5沸石,縮短了反應(yīng)周期,擴(kuò)大了合成純凈IM-5沸石的凝膠硅鋁比,同時(shí)模板劑用量減少30%～60%。

2）IM-5沸石的晶粒為褶皺平板狀,形態(tài)及尺寸規(guī)整,長(zhǎng)度為400～500 nm,寬100～200 nm。IM-5沸石晶粒具有晶體學(xué)定向生長(zhǎng)的特征,褶皺平板垂直方向?yàn)椋?00］取向。合成出的IM-5沸石晶化較完全,無(wú)明顯的骨架缺陷。

3）IM-5沸石的比表面積較大,達(dá)到400 m2/g。在微孔分布上,IM-5沸石具有5種不同孔徑的微孔,孔徑范圍為0.5～0.6 nm。氫型IM-5沸石較高的酸量以及較多的中強(qiáng)酸和強(qiáng)酸,使其適用于需要較多中酸、強(qiáng)酸且反應(yīng)物料分子分布較寬的石油化工反應(yīng)過(guò)程。

［1］ 王文蘭,劉百軍,曾賢君. 低硅鋁比ZSM-5分子篩上C4烴的催化裂解反應(yīng)［J］. 物理化學(xué)學(xué)報(bào),2008,24（11）：2102 -2107.

［2］ 劉中清,王一萌,傅軍,等. 靜態(tài)水熱晶化法高效合成MCM-22分子篩［J］. 催化學(xué)報(bào),2002,23（5）：439 - 442.

［3］ 李麗,潘惠芳,李文兵. β沸石在烴類裂化催化劑中的應(yīng)用［J］. 催化學(xué)報(bào),2002,23（1）：65 - 68.

［4］ 陳強(qiáng),王永睿,孫敏,等. IM-5和TNU-9分子篩在甲苯甲醇烷基化反應(yīng)中的催化性能［J］. 石油學(xué)報(bào)：石油加工, 2010,26（2）：165 - 170.

［5］ Institut Francais de Petrole. IM-5 Zeolite,a Processing for Its Preparation and Catalytic Applications Thereof：US,6136290［P］. 2000-10-24.

［6］ Corma A,Chica A,Guil J M. Determination of the Pore Topology of Zeolite IM-5 by Means of Catalytic Test Reactions and Hydrocarbon Adsorption Measurements［J］. J Catal, 2000,189（2）：382 - 394.

［7］ Wang Lei,Yang Weiya,Ling Fengxiang. A Facile Method for the Fabrication of IM-5 Hollow Zeolite Sphere in Emulsion System［J］. Microporous Mesoporous Mater,2012,163：243 -248.

［8］ Lee S H,Lee D K,Shin C H. Synthesis,Characterization and Catalytic Properties of Zeolites IM-5 and NU-88［J］. J Catal, 2003,215（1）：151 - 170.

［9］ 陳曉剛,楊衛(wèi)亞,沈智奇,等. IM-5分子篩空心球的合成與表征［J］. 石油與天然氣化工,2012,41（5）：484 - 487.

［10］ Palomares A E,Márquez F,Valencia S. On the Researching of a New Zeolite Structure for the Selective Catalytic Reduction of NO：The Possibilities of Cu-Exchanged IM-5［J］. J Mol Catal A：Chem,2000,162（1/2）：175 - 189.

［11］ Palomares A E,Prato J G,Corma A. Co-Exchanged IM-5, a Stable Zeolite for the Selective Catalytic Reduction of NO in the Presence of Water and SO2［J］. Ind Eng Chem Res, 2003,42（8）：1538 - 1542.

［12］ Corma A,Martìnez-Triguero J,Valencia S. IM-5：A Highly Thermal and Hydrothermal Shape-Selective Cracking Zeolite［J］. J Catal,2002,206（1）：125 - 133.

［13］ 張超,陳俊文,陳強(qiáng),等. IM-5分子篩的合成［J］. 石油學(xué)報(bào)：石油加工,2013,29（4）：569 - 576.

［14］ Lee J K,Kim Y J,Lee H,et al. Iron-Substituted TNU-9, TNU-10,and IM-5 Zeolites and Their Steam-Activated Analogs as Catalysts for Direct N2O Decomposition［J］. J Catal, 2011,284（1）：23 - 33.

［15］ Liu Heng,Wu Shujie,Guo Ye,et al. Synthesis of Mo/IM-5 Catalyst and Its Catalytic Behavior in Methane Non-Oxidative Aromatization［J］. Fuel,2011,90（4）：1515 - 1521.

（編輯 王 萍）

·技術(shù)動(dòng)態(tài)·

日本三菱化學(xué)公司在全球首次開發(fā)出太陽(yáng)能建筑外墻單元材料

石油化學(xué)新報(bào)（日）,2014（4807）：18

日本三菱化學(xué)公司與大成建設(shè)公司聯(lián)合,在全球首次開發(fā)出了采用有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池發(fā)電的建筑物外墻單元材料。

該材料運(yùn)用了大成建設(shè)公司擁有的外裝材料相關(guān)技術(shù)及經(jīng)驗(yàn),開發(fā)出的太陽(yáng)能建筑物外墻單元材料不僅可以滿足建筑物所要求的外觀多樣化設(shè)計(jì)及輕量化,而且隨著建筑物使用年限的延長(zhǎng),材料可以輕松更換。

大成建設(shè)公司計(jì)劃在其位于日本橫濱市戶塚區(qū)正在建的都市型零能源建筑物（ZEB）“ZEB實(shí)驗(yàn)樓”的外墻上使用新開發(fā)的這種太陽(yáng)能電池單元材料,并進(jìn)行實(shí)證試驗(yàn)。

中國(guó)石化CBL-R裂解爐工程獲科技進(jìn)步獎(jiǎng)

中國(guó)石化集團(tuán)第四建設(shè)公司參與建設(shè)的馬來(lái)西亞TITAN公司新增CBL-R裂解爐工程,榮獲中國(guó)石化2013年度科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

馬來(lái)西亞TITAN項(xiàng)目是中國(guó)石化的技術(shù)輸出項(xiàng)目。該項(xiàng)目新增90 kt/a乙烯的裂解爐采用中國(guó)石化自主研發(fā)的CBL技術(shù),既可以裂解氣體原料,也可裂解石腦油。CBL-R裂解爐下游將生產(chǎn)250 kt/a的雙氧水、220 kt/a的異壬醇和110 kt/a的1-丁烯,已順利通過(guò)性能考核,將于2016年投產(chǎn)。該項(xiàng)目標(biāo)志著中國(guó)石化成功進(jìn)入裂解爐技術(shù)國(guó)際專利商行列。

青島科技大學(xué)開發(fā)石墨烯基太陽(yáng)能電池

青島科技大學(xué)將與美國(guó)密蘇里州立大學(xué)和美國(guó)勞倫斯—伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室合作開發(fā)石墨烯基太陽(yáng)能電池,預(yù)期成本比傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池降低一半以上。

該項(xiàng)目的重點(diǎn)在于保證石墨烯材料電池的穩(wěn)定性和使用壽命。通過(guò)攻克石墨烯材料制備太陽(yáng)能電池的技術(shù)難題,可讓傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池的外觀等發(fā)生改變,用上述石墨烯材料制備的太陽(yáng)能電池,就可把太陽(yáng)能電池板彎曲,通過(guò)工藝改良直接做成燈泡的護(hù)罩,還可設(shè)計(jì)成多種樣式,增加其美觀性。石墨烯太陽(yáng)能電池在光伏農(nóng)業(yè)上也可以大顯身手,用這種新材料可以做成柔軟的太陽(yáng)能電池板,鋪在蔬菜大棚上,給蔬菜、花卉、牲畜等種植養(yǎng)殖場(chǎng)所提供熱量和電力。

Green Synthesis and Characterization of IM-5 Zeolite

Wang Jiang1,2,Ma Bo2,Yang Weiya1,Ling Fengxiang1,2,Shen Zhiqi1,Hou Yuxin3
（1. SINOPEC Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals,Fushun Liaoning 113001,China；2. Institute of Petrochemical Technology,Liaoning Shihua University,Fushun Liaoning 113001,China；3. Ethylene Plant of China Petroleum Fushun Petrochemical Co.,Fushun Liaoning 113004,China）

A novel zeolite,IM-5,was synthesized by dynamic hydrothermal method and characterized by means of XRD,SEM,TEM,NMR,N2adsorption-desorption and pyridine-FTIR. The effects of reaction temperature,n(NaOH)∶n(SiO2),n(SiO2)∶n(Al2O3) and n(1,5-bis(N-methylpyrrolidinium)-pentane bromide (SDA))∶n(SiO2) on the synthesis were studied. The results showed that pure IM-5 zeolite with high crystallinity could be synthesized under the condition of n(NaOH)∶n(SiO2) 0.63-0.73,n(SiO2)∶n(Al2O3) 40-120,n(SDA)∶n(SiO2) 0.05-0.10,reaction temperature 170 ℃ and reaction time 7 d. The reaction time was shortened and the template dosage was reduced by 30%-60%. The IM-5 zeolite crystal was lath-like with wrinkle,and the length of 400-500 nm and the width of 100-200 nm. The NMR and XRD results indicated that the IM-5 zeolite did not have obvious skeletal defects. BET specif c surface area of the IM-5 zeolite was 400 m2/g. The IM-5 zeolite had f ve kinds of micropores with 10-membered rings,and their pore sizes were 0.519, 0.522,0.529,0.545 and 0.549 nm,separately. The IM-5 zeolite contains high total acid amount, especially,mid-strong acid and strong acid,which will lead to high catalytic activity.

IM-5 zeolite；dynamic hydrothermal method；green synthesis；zeolite catalyst

1000 - 8144（2014）08 - 0897 - 06

TQ 426.6

A

2014 - 02 - 18；［修改稿日期］ 2014 - 04 - 16。

王將（1988—）,男,山東省滕州市人,碩士生,電話 18242331085,電郵 tzjzwangjiang@163.com。聯(lián)系人：凌鳳香,電話 024 - 56389578,電郵 lingfengxiang.fshy@sinopec.com。

中國(guó)石油化工股份有限公司項(xiàng)目（512034）。