稀土改性HZSM-5优化乙醇脱水制乙烯：高转化率与选择性研究

该研究论文标题为"稀土改性HZSM-5催化乙醇脱水制乙烯 (2009年)"，发表于《南京工业大学学报(自然科学版)》第31卷第4期。作者探讨了使用浸渍法将La、Ce、Sm、Eu等稀土(RE)金属引入HZSM-5分子筛催化剂（即RE/HZSM-5）在乙醇脱水转化为乙烯这一关键工业过程中的催化性能。这项工作着重于催化剂的物理化学性质表征，包括通过X射线衍射(XRD)来分析催化剂的晶体结构，N2吸附-脱附(BET)测试评估其比表面积和孔径分布，以及氨程序升温脱附(NH3-TPD)技术探究其酸性活性中心。 研究发现，尽管加入少量稀土元素并未对HZSM-5的骨架结构造成破坏，但显著影响了催化剂的表面酸性。表面酸性对于乙醇脱水制乙烯的反应至关重要，因为它直接影响反应速率和产物选择性。实验结果显示，随着表面酸量的增加，乙醇的转化率得到了显著提高。具体到不同稀土改性催化剂，2%La/HZSM-5表现出最佳的催化性能，尤其在240°C的反应温度下，当原料乙醇浓度为55%、进料质量空速为2.5h^-1时，乙醇转化率高达99.3%，乙烯的选择性也达到了98.6%。 这项研究不仅提供了关于如何优化HZSM-5分子筛催化剂以提升乙醇脱水制乙烯效率的方法，还强调了稀土元素在改性催化剂性能中的重要作用，这对于理解并改进工业催化剂设计具有重要意义。此外，论文还遵循了严格的科学标准，使用了中图分类号TQ221.21和0643.3，并获得了文献标志码A，文章编号1671-7627(2009)04-0032-04，表明其在化学工程和催化领域的学术价值。