HZSM-5分子筛的优化合成与CH3Br转化为芳烃催化性能研究

HZSM-5分子筛的制备与应用在当前能源转型和化工领域具有重要意义。本文由中国科技论文在线首发，作者陶玲、欧阳强等人来自湖南大学化学化工学院，他们采用正丁胺作为模板剂，通过水热晶化法成功合成了一种高效的催化剂。研究的焦点在于探究HZSM-5分子筛在催化CH3Br转化为芳烃过程中的性能优化。 首先，制备过程中关键参数被系统地研究，包括投料的硅铝比（SiO2/Al2O3）、碱度（Na2O/SiO2）、氯化钠添加量（NaCl/Al2O3）、晶种的使用以及晶化条件（如温度和时间）。实验结果显示，当SiO2/Al2O3为70，BTA/SiO2为0.2847，Na2O/SiO2为0.1237，H2O/SiO2为37.4，NaCl/Al2O3为60，且添加5wt.%/SiO2的自制晶种，以及在100℃和170℃的两个阶段进行24小时晶化后，所得到的HZSM-5分子筛表现出优良的结晶性，晶粒尺寸在0.3-0.8微米之间，显示出良好的催化活性、选择性和稳定性。 通过XRD（X射线衍射）和SEM（扫描电子显微镜）等表征技术，研究人员发现分子筛的结晶度越高，晶粒尺寸越小，对于提高催化性能有着显著的促进作用。同时，适中的分子筛表面酸性对于CH3Br转化为芳烃的高效转化至关重要。这项研究揭示了HZSM-5分子筛结构与其催化性能之间的密切关系，为优化天然气转化为芳烃的过程提供了重要的理论依据。 此外，文章提及了当前天然气转化技术路线的多种选择，如有氧直接芳构化、无氧直接芳构化、合成气路线、氯化路线和溴化路线等。课题组开发的新型技术路线以HBr/O2为氧化剂，通过两步催化过程将天然气转化为芳烃，这不仅适应了常压条件，还通过催化剂的选择实现了可控反应，从而弥补了现有技术的一些不足。 这篇论文不仅介绍了HZSM-5分子筛的制备方法，还深入探讨了其在特定化学反应中的催化性能优化策略，为天然气的高效转化和芳烃生产提供了创新性的技术参考。