多孔沸石的合成、成型及孔结构与机械强度的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21676055
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0803.反应工程
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Hierarchical porous zeolites are materials obtained by introducing mesopores into conventional microporous zeolites, and they are widely used in the catalytic conversions of large molecules. In the past, a larger number of studies of hierarchical porous zeolites were carried out, and thus their synthetic methods have been basically perfected. However, in industry hierarchical porous zeolites in pellet form are required. The pore structure of the shaped zeolite pellets is different from that of powdered zeolite, and a sufficiently high mechanical strength is also required for the shaped zeolite pellets. Therefore, this project will focus on the synthesis and shaping of hierarchical porous zeolites, as well as the pore structure and mechanical strength of the shaped zeolite pellets. Experimental examination and theoretical analysis are used to systematically study the low-cost, clean synthesis of hierarchical porous zeolites, to study the shaping of hierarchical porous zeolites, to clarify the relationship between the pellet strength and the pellet density, pore structure, and the relationship between the pellet strength and the synthesis, shaping of hierarchical porous zeolites, to explain the damaging effect of shaping on the mesopore structure, to develop a shaping theory of hierarchical porous zeolites, and to propose a related optimum approach to improve the zeolite pellet properties during their preparation process. This project is different from the conventional studies of hierarchical porous zeolites, and is also different from the studies of catalytic chemistry. It will aim to the catalyst mechanics, and its theoretical innovation is to gain a scientific understanding of the pore structure and mechanical strength of the shaped zeolite pellets, which can offer the theoretical basis for the commercial production and application of hierarchical porous zeolites.
多级孔沸石是在传统微孔沸石晶体中引入介孔而成的多级孔道沸石材料,在大分子催化转化方面有着广泛应用。随着多级孔沸石研究的不断推进,其合成方法已基本成熟。然而,工业应用需要多级孔沸石成型体,其孔结构不同于粉体,而且力学性能极其重要。因此,本项目提出多级孔沸石合成、成型、孔结构、机械强度等工程基础问题研究。采用实验和理论分析相结合的方法,研究多级孔沸石的低成本清洁合成过程,研究多级孔沸石粉体的成型过程,阐明成型体机械强度与颗粒密度、孔结构等之间的关系以及与多级孔沸石合成、成型过程之间的关系,揭示成型对介孔结构的微观破环作用,建立多级孔沸石的成型理论,提出多级孔沸石成型体的优化制备方案等。本项目不同于传统多级孔沸石研究,也不同于催化化学研究,具有鲜明特色。本项目主体内容属于催化剂力学问题,其成果理论创新主要表现在对多级孔沸石成型体的孔结构与机械强度等形成科学认识,以便为多级孔沸石的工业生产及应用提供理论依据。

结项摘要

对于粉末催化材料,成型是其实现工业应用的重要步骤之一。本项目针对这一问题,开展了实验与理论研究,获得了基础性认识。.在多级孔沸石合成的基础上,研究了多级孔沸石的挤条等成型过程。结合实验与表征结果,理论分析了多级孔沸石的成型机理。结果表明,多级孔沸石成型体具有脆性材料的典型特性,其机械强度数据的离散性质能够很好地服从Weibull统计分布。多级孔沸石成型体的微孔主要来源于沸石晶粒本身,而介孔更多地由颗粒堆积而产生。此外,研究还表明,通过优化成型工艺条件,在保持孔结构等性质不变的前提下提高多级孔沸石成型体的机械性能是完全可行的,这对于多级孔沸石实现工业应用具有重要意义。.研究了粘结剂种类、粘结剂含量、胶溶剂含量和挤条转速等成型工艺条件对多级孔ZSM-5沸石成型体催化剂的影响。结果表明,拟薄水铝石作为成型粘结剂,既能保证成型体催化剂继承ZSM-5沸石的优良孔道结构,而且能够获得可靠的机械性能;当33 wt%拟薄水铝石含量、13 wt%硝酸含量、50 r/min挤条转速时,ZSM-5沸石成型体表现为最佳机械性能。此外,还研究了干燥和焙烧等热处理过程对多级孔ZSM-5沸石成型体催化剂机械性能的影响,并利用响应面方法论建立了干燥和焙烧过程中的数学模型,探讨了过程影响机理,解释了机械性能提高的原因,并根据数学模型提出优化方案。.项目研究成果主要表现在多级孔沸石成型过程和成型体机械性能方面的理论创新,在一定程度上为多级孔沸石成型体催化剂的设计和生产提供了理论依据,为多级孔沸石成型体催化剂工业应用操作参数的优化提供了可靠指导。项目执行期间,课题组已在AIChE Journal、Industrial & Engineering Chemistry Research、Chemical Engineering Journal、Journal of Catalysis等期刊上发表SCI收录论文25篇,申请国家发明专利7件,授权国家发明专利3件,培养博士研究生2名和硕士研究生5名,圆满完成了原定研究内容以及各项任务指标等。

项目成果

期刊论文数量(25)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(10)
Effects of process factors on extrusion of hierarchically porous ZSM-5 zeolite
工艺因素对分级多孔ZSM-5沸石挤出的影响
  • DOI:
    10.1016/j.powtec.2019.04.052
  • 发表时间:
    2019-06-15
  • 期刊:
    POWDER TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Wu, Dongfang;Tang, Maoliang
  • 通讯作者:
    Tang, Maoliang
Transition metal-promoted hierarchical ETS-10 solid base for glycerol transesterification.
过渡金属促进的分级 ETS-10 固体碱用于甘油酯交换反应
  • DOI:
    10.1039/c8ra06811a
  • 发表时间:
    2018-09-24
  • 期刊:
    RSC ADVANCES
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Xiang, Mei;Wu, Dongfang
  • 通讯作者:
    Wu, Dongfang
Hydrogenolysis of glycerol over bimetallic Cu-Ni catalysts supported on hierarchically porous SAPO-11 zeolite
多级孔 SAPO-11 沸石负载双金属 Cu-Ni 催化剂上甘油的氢解
  • DOI:
    10.1016/j.catcom.2018.11.004
  • 发表时间:
    2019-01-10
  • 期刊:
    CATALYSIS COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Li, Xue;Xiang, Mei;Wu, Dongfang
  • 通讯作者:
    Wu, Dongfang
Attrition resistances and mechanisms of three types of FCC catalysts
三种FCC催化剂的耐磨性及机理
  • DOI:
    10.1016/j.powtec.2016.09.077
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Powder Technology
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Wu Fanghua;Wu Dongfang
  • 通讯作者:
    Wu Dongfang
CO2 hydrogenation over differently morphological CeO2-supported Cu-Ni catalysts
不同形貌的 CeO2 负载的 Cu-Ni 催化剂上的 CO2 加氢
  • DOI:
    10.1002/er.4636
  • 发表时间:
    2019-08-01
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF ENERGY RESEARCH
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Tan, Qingqing;Shi, Zhisheng;Wu, Dongfang
  • 通讯作者:
    Wu, Dongfang

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颗粒流化磨损研究进展
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  • 通讯作者:
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  • 作者:
    吴东方
  • 通讯作者:
    吴东方
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  • DOI:
    10.13286/j.cnki.chinhosppharmacyj.2019.09.08
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国医院药学杂志
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    --
  • 作者:
    桂淑霞;寇皓;郭喻;吴东方;汪晖
  • 通讯作者:
    汪晖

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吴东方的其他基金

新型高效生物质水相加氢催化剂与催化反应体系研究
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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