沸石分子筛与催化:合成.反应和应用

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催化技术是现代石油炼制和石油化工的核心技术，催化剂是催化技术的核心，而沸石和分子筛是大多数石油化工催化剂的重要组成部分。本书共分26章，从理论和应用两个层面介绍了沸石分子筛的很新研究进展、新技术和新方法，涵盖了多孔材料领域很近出现了其他新的研究成果，以及在环境保护、污染控制、绿色化学、生物质转化等领域很新应用成果。本书适用于从事催化剂研究、设计、开发的技术人员和管理人员阅读，也可以作为高等院校相关专业师生的教材或参考书。

Jiri Cejka教授，捷克共和国Heyrovski物理化学研究所不错研究员，捷克驻欧洲沸石协会联合会委员会代表，捷克化学学会沸石小组主席，捷克化学学会催化小组委员会成员

1 合成机理：晶体生长和成核………………………………………………………………………(1)1.1 引言……………………………………………………………………………………………(1)1.2 成核和生长的理论……………………………………………………………………………(2)1.3 沸石分子筛的成核和成长……………………………………………………………………(7)1.4 表征技术………………………………………………………………………………………(10)1.5 实例研究………………………………………………………………………………………(15)1.6 结论和展望……………………………………………………………………………………(31)参考文献…………………………………………………………………………………………(33)2 合成方法…………………………………………………………………………………………(36)2.1 引言……………………………………………………………………………………………(36)2.2 磷酸铝分子筛………………………………………………………………………………(37)2.3 矿化剂…………………………………………………………………………………………(37)2.4 干胶转换合成………………………………………………………………………………(39)2.5 低水硅比合成…………………………………………………………………………………(39)2.6 锗沸石分子筛………………………………………………………………………………(40)2.7 同晶型取代……………………………………………………………………………………(41)2.8 结构导向剂……………………………………………………………………………………(43)2.9 结构导向剂模拟……………………………………………………………………………(45)2.10 模板剂的协同作用…………………………………………………………………………(46)2.11 层状前体……………………………………………………………………………………(47)2.12 非水溶剂合成………………………………………………………………………………(49)2.13 总结和展望…………………………………………………………………………………(51)参考文献…………………………………………………………………………………………(52)3 离子热合成沸石分子筛和其他多孔材料………………………………………………………(56)3.1 引言……………………………………………………………………………………………(56)3.2 水热法、溶剂热法和离子热合成……………………………………………………………(57)3.3 离子热合成磷酸铝…………………………………………………………………………(58)3.4 离子热合成硅基沸石………………………………………………………………………(59)3.5 离子热合成金属有机骨架和配位聚合物…………………………………………………(59)3.6 常压离子热合成……………………………………………………………………………(60)3.7 阳离子模板、共模板或无模板的作用……………………………………………………(60)3.8 阴离子的结构诱导作用……………………………………………………………………(62)3.9 水和矿化剂的作用…………………………………………………………………………(63)3.10 不稳定的离子液体…………………………………………………………………………(64)3.11 总结和展望…………………………………………………………………………………(65)参考文献…………………………………………………………………………………………(65)4 共模板法合成沸石分子筛………………………………………………………………………(67)4.1 引言……………………………………………………………………………………………(67)4.2 双重孔道结构模板…………………………………………………………………………(67)4.3 磷酸铝类材料的结晶………………………………………………………………………(71)4.4 模板剂和造孔剂的共同使用………………………………………………………………(73)4.5 有机分子和矿化阴离子的协同结构导向作用……………………………………………(73)4.6 有机分子与水分子的协同导向作用………………………………………………………(74)4.7 晶体的大小和形态控制……………………………………………………………………(76)4.8 膜系统………………………………………………………………………………………(76)4.9 利用共模板实现对微孔材料催化活性的控制……………………………………………(76)4.10 总结与展望…………………………………………………………………………………(77)参考文献…………………………………………………………………………………………(78)5 不同形貌的沸石分子筛合成……………………………………………………………………(80)5.1 引言……………………………………………………………………………………………(80)5.2 大颗粒分子筛的形貌………………………………………………………………………(80)5.3 MFI分子筛颗粒形貌的控制(粒径小于100μm)……………………………………………(84)5.4 微波合成法下的分子筛晶体形貌…………………………………………………………(87)5.5 总结与展望…………………………………………………………………………………(92)参考文献…………………………………………………………………………………………(93)6 沸石分子筛的合成后处理与改性………………………………………………………………(96)6.1 引言……………………………………………………………………………………………(96)6.2 分子筛的直接合成法………………………………………………………………………(96)6.3 沸石分子筛的后处理法与改性……………………………………………………………(97)6.4 结论与展望…………………………………………………………………………………(103)参考文献…………………………………………………………………………………………(104)7 沸石分子筛的结构化学………………………………………………………………………(106)7.1 引言…………………………………………………………………………………………(106)7.2 以方钠石笼为例的一些分子筛结构类型………………………………………………(107)7.3 沸石分子筛结构扩展库：新结构、新形貌………………………………………………(116)7.4 结论与展望…………………………………………………………………………………(127)参考文献…………………………………………………………………………………………(128)8 沸石分子筛中催化反应的振动光谱及相关原位研究………………………………………(131)8.1 引言…………………………………………………………………………………………(131)8.2 通过红外光谱探针分子确定酸性………………………………………………………(132)8.3 沸石分子筛合成工艺………………………………………………………………………(137)8.4 基于沸石分子筛的催化反应的选择………………………………………………………(139)8.5 红外微光谱…………………………………………………………………………………(145)8.6 结语与展望…………………………………………………………………………………(146)参考文献…………………………………………………………………………………………(147)9 介孔分子筛的物化表征…………………………………………………………………………(149)9.1 简介…………………………………………………………………………………………(149)9.2 在分子筛中构造介孔/大孔结构的方法…………………………………………………(150)9.3 介孔分子筛的物化表征……………………………………………………………………(156)9.4 总结和展望…………………………………………………………………………………(174)参考文献…………………………………………………………………………………………(175)10 沸石分子筛中铝的位置及其结构……………………………………………………………(180)10.1 背景…………………………………………………………………………………………(180)10.2 分子筛中的骨架铝物种…………………………………………………………………(180)10.3 分子筛中铝的位置………………………………………………………………………(184)10.4 总结与展望………………………………………………………………………………(190)参考文献…………………………………………………………………………………………(191)11 沸石分子筛反应性能的理论化学研究………………………………………………………(193)11.1 引言…………………………………………………………………………………………(193)11.2 方法…………………………………………………………………………………………(194)11.3 分子筛中烃类的活化：色散作用的影响…………………………………………………(197)11.4 复杂催化反应分子水平上的认识：MTO工艺……………………………………………(202)11.5 分子识别和驱动反应性……………………………………………………………(205)11.6 分子筛的结构特性：骨架Al分布和结构以及骨架外阳离子的电荷补偿……………(209)11.7 总结与展望…………………………………………………………………………………(211)参考文献…………………………………………………………………………………………(211)12 沸石分子筛的传递和可达性模型……………………………………………………………(214)12.1 引言…………………………………………………………………………………………(214)12.2 分子模型…………………………………………………………………………………(214)12.3 模拟的方法………………………………………………………………………………(216)12.4 沸石应用过程的建模……………………………………………………………………(221)12.5 展望………………………………………………………………………………………(226)参考文献………………………………………………………………………………………(226)13 沸石分子筛中的扩散对催化作用的影响…………………………………………………(230)13.1 引言…………………………………………………………………………………………(230)13.2 沸石中扩散和反应的基本概念…………………………………………………………(231)13.3 沸石中的扩散：面临的问题………………………………………………………………(235)13.4 亚晶水平下的孔结构、扩散和活性……………………………………………………(239)13.5 沸石晶体中传递的优化…………………………………………………………………(241)13.6 综述和展望………………………………………………………………………………(243)参考文献………………………………………………………………………………………(244)14 沸石的特殊应用………………………………………………………………………………(247)14.1 引言…………………………………………………………………………………………(247)14.2 沸石膜……………………………………………………………………………………(247)14.3 主-客体相互作用…………………………………………………………………………(251)14.4 医药与兽医药应用………………………………………………………………………(253)14.5 其他应用…………………………………………………………………………………(254)14.6 总结与展望………………………………………………………………………………(256)参考文献………………………………………………………………………………………(257)15 沸石微晶的组织………………………………………………………………………………(261)15.1 引言…………………………………………………………………………………………(261)15.2 通过自组装将沸石微晶组织成功能材料………………………………………………(261)15.3 通过干式手工组装实现沸石的单层组装………………………………………………(278)15.4 当前与未来的应用………………………………………………………………………(280)15.5 总结与展望………………………………………………………………………………(280)参考文献………………………………………………………………………………………(282)16 沸石的工业潜力………………………………………………………………………………(284)16.1 引言…………………………………………………………………………………………(284)16.2 沸石在淤浆工艺中的应用………………………………………………………………(284)16.3 炼油厂产品构成的再平衡………………………………………………………………(288)16.4 优选的分离技术…………………………………………………………………………(293)16.5 沸石与环境保护：地下水治理……………………………………………………………(296)16.6 应用于新兴领域的新材料………………………………………………………………(299)16.7 总结与展望………………………………………………………………………………(307)参考文献…………………………………………………………………………………………(308)17 催化活性中心：产生与表征…………………………………………………………………(312)17.1 引言…………………………………………………………………………………………(312)17.2 沸石上的酸中心……………………………………………………………………………(312)17.3 酸中心的表征………………………………………………………………………………(315)17.4 碱催化………………………………………………………………………………………(330)17.5 沸石上碱中心的表征………………………………………………………………………(331)17.6 沸石上的金属簇…………………………………………………………………………(336)17.7 沸石上金属簇的表征……………………………………………………………………(337)17.8 总结与展望………………………………………………………………………………(339)参考文献…………………………………………………………………………………………(339)18 裂化与加氢裂化………………………………………………………………………………(346)18.1 引言………………………………………………………………………………………(346)18.2 流化催化裂化(FCC)………………………………………………………………………(349)18.3 加氢裂化…………………………………………………………………………………(356)18.4 总结与展望………………………………………………………………………………(367)参考文献………………………………………………………………………………………(367)19 石脑油改质和柴油质量升级…………………………………………………………………(372)19.1 引言…………………………………………………………………………………………(372)19.2 催化重整…………………………………………………………………………………(374)19.3 柴油馏分升级：催化脱蜡………………………………………………………………(383)19.4 总结和展望………………………………………………………………………………(395)参考文献………………………………………………………………………………………(396)20 沸石上芳烃转换研究的近期新发展…………………………………………………………(398)20.1 引言…………………………………………………………………………………………(398)20.2 沸石的研究进展…………………………………………………………………………(398)20.3 甲苯岐化…………………………………………………………………………………(400)20.4 乙苯岐化…………………………………………………………………………………(403)20.5 三甲苯岐化与烷基转移…………………………………………………………………(404)20.6 芳烃烷基化………………………………………………………………………………(406)20.7 其他…………………………………………………………………………………………(410)20.8 总结与展望…………………………………………………………………………………(410)参考文献…………………………………………………………………………………………(412)21 将天然气转化为燃料和化学品的基于微孔和中孔沸石的优选催化剂…………………(414)21.1 引言…………………………………………………………………………………………(414)21.2 甲烷直接转化………………………………………………………………………………(416)21.3 合成气转化工艺……………………………………………………………………………(421)21.4 总结和展望………………………………………………………………………………(433)参考文献…………………………………………………………………………………………(435)22 甲醇制烯烃和甲醇制汽油……………………………………………………………………(438)22.1 引言…………………………………………………………………………………………(438)22.2 MTO和MTC的反应机理和动力学………………………………………………………(440)22.3 甲醇制烯烃………………………………………………………………………………(445)22.4 甲醇制汽油………………………………………………………………………………(448)22.5 甲醇制丙烯(MTP)…………………………………………………………………………(449)22.6 TIGAS工艺…………………………………………………………………………………(449)22.7 美孚公司的烯烃制汽油和馏分工艺(MOGD)……………………………………………(450)22.8 总结和展望………………………………………………………………………………(451)22.9 展望………………………………………………………………………………………(452)参考文献………………………………………………………………………………………(452)23 用于催化氧化反应的分子筛中的金属……………………………………………………(454)23.1 引言…………………………………………………………………………………………(454)23.2 含钛沸石…………………………………………………………………………………(455)23.3 其他含金属的沸石………………………………………………………………………(470)23.4 结论………………………………………………………………………………………(470)参考文献…………………………………………………………………………………………(471)24 沸石环保催化剂………………………………………………………………………………(474)24.1 引言………………………………………………………………………………………(474)24.2 机遇与问题一瞥…………………………………………………………………………(474)24.3 应用领域…………………………………………………………………………………(481)24.4 总结与展望………………………………………………………………………………(490)参考文献………………………………………………………………………………………(491)25 沸石催化剂在精细化学品合成中的应用…………………………………………………(494)25.1 前言………………………………………………………………………………………(494)25.2 酸催化反应………………………………………………………………………………(494)25.3 碱催化反应………………………………………………………………………………(518)25.4 总结和展望………………………………………………………………………………(526)参考文献………………………………………………………………………………………(526)26 沸石和分子筛在燃料电池中的应用………………………………………………………(531)26.1 序言………………………………………………………………………………………(531)26.2 沸石在电解质膜中的应用………………………………………………………………(531)26.3 沸石催化剂………………………………………………………………………………(539)26.4 沸石和分子筛在燃料处理中的作用……………………………………………………(540)26.5 总结和展望………………………………………………………………………………(545)参考文献………………………………………………………………………………………(545)