磷酸硅铝分子筛空心晶体的形成机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21406247
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0814.产品工程与材料化工
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Silcoaluminophosphate molecular sieve (SAPO-34) shows superior performance in the process of methanol to olefins (MTO) in term of methanol conversion and light olefins selectivity. Unfortunately, SAPO-34 has a short life time due to the rapid coke rate, which can be overcomed by reducing the diffusion distance (nano-crystals) and lowering the concentration and intensity of acidic sites. However, the synthesis of the nano-crystals with a low acidity has various disadvantages. To reduce intracrystalline diffusion distance of the olefins products, improve the removal efficiency of heat and decrease coke rate, this proposal aims at synthesizing the SAPO-34 crystals with a lower acidity, sub-micron size, thin wall thickness and hollow interior. The hollow SAPO-34 crystals are prepared by inserting phases of raw materials in the homogeneous sol, adding the multiphase interfaces in the gel which is formed in the early period of hydrothermal crystallization and controlling the dissolution-recrystallization speeds of the gel and the raw materials. Upon the analysis of the effect of the key parameters determining hollow interior formation on the crystallization process, this proposal focuses on the investigation on the formation mechanism of the hollow SAPO-34 crystals. Thereby, coordinated adjustment of the crystal size, the wall thickness and the acidity is performed, and then the correlation of the crystal size, the wall thickness and the acidity to the methanol conversion rate, light olefins yields, coke rate and life time is established. The novelty of this proposal is the design of the hollow SAPO-34 crystals, the investigation on the formation mechanism and the optimization designing of the hollow Structure and acidity, which might provide experimental and theoretical foundation for the highly efficient utilization of molecular sieve based catalysts.
硅铝磷酸盐分子筛(SAPO-34)在甲醇制烯烃过程(MTO)中表现出超高甲醇转化率和优异的低碳烯烃选择性,但结焦快、寿命短。该缺点可通过降低扩散距离(纳米晶体)以及降低酸位强度和密度克服,然而低酸性纳米晶体的制备存在诸多问题。为了降低产物烯烃在晶体内的扩散距离,提高反应热的移除效率,降低结焦速率,本项目拟通过在均一溶胶中置入原料相,在水热晶化初期的凝胶中设置多相界面,调控凝胶和原料相的溶解再结晶速度,制备低酸性、亚微米、空心、薄壁的SAPO-34晶体。通过分析空心形成的关键影响因素对结晶过程的影响,研究空心结构的形成机制;从而实现空心晶体的粒度、壁厚和酸性的协同调控;建立粒度、壁厚和酸性与甲醇转化率、低碳烯烃收率、结焦速率和寿命的对应关系。本项目的新颖性在于设计空心SAPO-34晶体,探索空心晶体的形成机制,优化空心结构和酸性设计,为分子筛催化剂的高效利用提供实验和理论依据。

结项摘要

甲醇制烯烃(MTO)技术的研究重点之一是催化剂的筛选、制备与性能调控。作为该过程最常用的催化剂,SAPO-34分子筛存在结焦速率大,寿命短等问题。增加物质和能量在分子筛晶格中的传递和扩散效率,是制备长寿命MTO催化剂的有效途径。本研究采用在微孔分子筛晶体中构建空心结构、大孔结构和介孔结构的方法,增加反应物和产物在分子筛晶格中的扩散效率,从而减少二次反应,降低结焦速率,延长催化寿命。.以焙烧高岭土为复合硅铝源,以吗啡啉和乙二醇或丙三醇为复合结构导向剂,制备出空心SAPO-34,表征了空心晶体的性质。空心的形成机制为:SAPO-34在高岭土颗粒周围成核,并围绕高岭土颗粒生长,而后晶体颗粒逐渐连接生长,内部高岭土中的硅和铝逐渐溶解,不断参与到周围的晶体搭建,形成空心的SAPO-34晶体。.以焙烧高岭土为复合硅铝源,以吗啡啉和β-环糊精(β-CD)为复合结构导向剂,制备出微孔-大孔多级孔结构的SAPO-34晶体,详细研究了β-CD含量对微孔-大孔SAPO-34晶体性质的影响规律,建立了大孔结构的形成机制。以硅溶胶为硅源,以吗啡啉和β-CD为复合结构导向剂,制备出微孔-介孔多级孔的SAPO-34。.分别表征了空心结构、微孔-大孔结构和微孔-介孔结构的SAPO-34的MTO催化性质。相对于微孔SAPO-34晶体,三种特殊结构的SAPO-34均表现出优异的烯烃选择性和催化寿命。.本项目的研究不仅丰富了提高微孔扩散和传质效率的手段,为延长SAPO-34 催化剂寿命提供新思路,并为高效分子筛基催化剂的设计提供有益借鉴。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Synthesis of SAPO-34 using metakaolin in the presence of β-cyclodextrin
在 β-环糊精存在下使用偏高岭土合成 SAPO-34
  • DOI:
    10.1016/j.jechem.2015.06.008
  • 发表时间:
    2015-07
  • 期刊:
    能源化学(英文版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chen Zhang;Xuchen Lu;Tizhuang Wang
  • 通讯作者:
    Tizhuang Wang
The synthesis and electrolysis of K3NaMgCl6
K3NaMgCl6的合成与电解
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Industrial and Engineering Chemistry Research
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Zhimin Zhang;Xuchen Lu;Tizhuang Wang;Yan Yan;Feng Pan
  • 通讯作者:
    Feng Pan
The Conversion from Magnesium Hydroxychloride to Anhydrous Magnesium Chloride by Solid-State Reaction
氢氧化镁固相反应转化为无水氯化镁
  • DOI:
    10.1007/s11663-015-0503-y
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Metallurgical and Materials Transactions B-Process Metallurgy and Materials Processing Science
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Zhang Zhimin;Lu Xuchen;Chen Shiwei;Wang Tizhuang;Yan Yan
  • 通讯作者:
    Yan Yan
Preparation and characterization of urea-formaldehyde resin/reactive kaolinite composites
脲醛树脂/反应性高岭石复合材料的制备及表征
  • DOI:
    10.1016/j.partic.2015.05.007
  • 发表时间:
    2016-02-01
  • 期刊:
    PARTICUOLOGY
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Chen, Shiwei;Lu, Xuchen;Zhang, Zhimin
  • 通讯作者:
    Zhang, Zhimin
Preparation and Characterization of Poly(methyl methacrylate)/Reactive Montmorillonite Nanocomposites
聚甲基丙烯酸甲酯/反应性蒙脱土纳米复合材料的制备及表征
  • DOI:
    10.1002/pc.23421
  • 发表时间:
    2016-08-01
  • 期刊:
    POLYMER COMPOSITES
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Chen, Shiwei;Lu, Xuchen;Pan, Feng
  • 通讯作者:
    Pan, Feng

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其他文献

Synthesis and Electrolysis of K3NaMgCl6
K3NaMgCl6的合成与电解
  • DOI:
    10.1021/ie504494n
  • 发表时间:
    2015-01
  • 期刊:
    Industrial & Engineering Chemistry Research
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    张志敏;卢旭晨;王体壮;闫岩;陈世伟
  • 通讯作者:
    陈世伟
新型生态耐火材料的制备工艺与再
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国稀土学报,2004,22(8):200
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐利华;王体壮;化金良等
  • 通讯作者:
    化金良等
湿度对Ba(Mg1/3Ta2/3)O3陶瓷介电性能影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    稀有金属材料与工程,已接受05年发表
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    连芳;徐利华;夏雯;王体壮;刘庆国
  • 通讯作者:
    刘庆国
多种廉价非金属资源原位合成O‘S
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    《稀有金属材料与工程》增刊出版,2006
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王体壮;徐利华;连芳;夏雯等
  • 通讯作者:
    夏雯等
多因素耦合作用下合成β-sialon材料的工艺优化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    硅酸盐学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐利华;钱扬保;连芳;姚 云;夏雯;程科;王体壮
  • 通讯作者:
    王体壮

其他文献

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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

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          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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