Введение
Глава 1 Литературный обзор 11
1.1 Роль структуры цеолита в селективном превращении метана в ароматические углеводороды и влияние условий кристаллизации на получение цеолитов с заданными свойствами 12
1.1.1 Цеолитные носители катализаторов ароматизации метана 12
1.1.2 Влияние условий кристаллизации цеолитов на их размер и морфологию 19
1.2 Способы создания регулярной мезопористой структуры цеолитов 26
1.2.1 Регулярные мезопористые силикалиты 28
1.2.2 Способы постсинтетического модифицирования цеолитов с получением мезопористой структуры 30
1.2.3 Создание мезопор в цеолитах посредством введения различных темплатов на этапе кристаллизации 37
1.3 Активные компоненты катализаторов ароматизации метана 44
1.4 Выводы 46
Глава 2 Экспериментальная часть 48
2.1 Методики синтеза цеолитных носителей 48
2.1.1 Методика получения водородной формы коммерческого цеолита ZSM-5 48
2.1.2 Методика синтеза микропористых мелкокристаллических цеолитов типа MFI 48
2.1.3 Методика синтеза микропористых крупнокристаллических цеолитов типа MFI 50
2.1.4 Методики синтеза мезопористых крупнокристаллических цеолитов типа MFI 50
2.1.5 Методика проведения ионного обмена Na-формы ZSM-5 52
2.2 Методика синтеза катализаторов 52
2.3 Синтезированные цеолиты, катализаторы и их условные обозначения 52
2.4 Исследование каталитических свойств образцов в реакции ароматизации метана 53
2.4.1 Методика проведения каталитического теста 53
2.4.2 Каталитическая лабораторная установка 54
2.4.3 Анализ исходных веществ и состава продуктов реакции 56
2.4.4 Методика расчета основных показателей работы катализаторов 58
2.5 Методики проведения физико-химических
2.5.1 Рентгенофазовый анализ 59
2.5.2 Атомно-абсорбционная спектроскопия 59
2.5.3 Сканирующая электронная микроскопия 60
2.5.4 Азотная порометрия 60
2.5.5 ИК-спектроскопия диффузного отражения (DRIFTS) 60
2.5.6 Температурно-программированная десорбция аммиака (ТПД NH3) 61
2.5.7 ЯМР-спектроскопия 61
2.5.8 РФЭ-спектроскопия 62
2.5.9 Температурно-программированное окисление 62
2.5.10 Термогравиметрический анализ в сочетании с дифференциальной сканирующей калориметрией 63
2.5.11 ИК-спектроскопия нарушенного полного внутреннего отражения 63
Глава 3. Результаты и обсуждение 64
3.1 Термодинамический анализ возможности проведения процесса и предполагаемый механизм реакции ароматизации метана 64
3.2 Синтез и физико-химические свойства микропористых цеолитов типа MFI с различным размером кристаллов 68
3.2.1 Оптимизация условий проведения ионного обмена цеолитов 69
3.2.2 Фазовый состав, модуль и кристалличность микропористых цеолитов 70
3.2.3 Морфология кристаллов микропористых цеолитов 72
3.2.4 Свойства поверхности и кислотность микропористых цеолитов 77
3.3 Синтез и физико-химические свойства цеолитов типа MFI с мезопористой системой
3.3.1 Фазовый состав, модуль и кристалличность цеолитов с мезопористой системой 84
3.3.2 Морфология кристаллов цеолитов с мезопористой системой 85
3.3.3 Объем пор и свойства поверхности цеолитов с мезопористой системой 89
3.3.4 Кислотность цеолитов с мезопористой системой 91
3.4 Физико-химические свойства катализаторов на основе синтезированных цеолитных носителей 98
3.4.1 Влияние кислотных и морфологических особенностей цеолитов на физико-химические свойства катализаторов 99
3.4.2 Влияние мезопористой структуры цеолитов на физико-химические катализаторов 103
3.5 Каталитические свойства синтезированных металл-цеолитных катализаторов в реакции селективного превращения метана в ароматические углеводороды 110
3.5.1 Каталитические испытания молибденсодержащих катализаторов на основе микропористых цеолитов типа MFI с различным размером кристаллов 111
3.5.2 Каталитические испытания молибденсодержащих катализаторов на основе цеолитов типа MFI с мезопористой системой 113
3.5.3 Каталитические испытания молибденсодержащих катализаторов на основе цеолитов типа MFI с мезопористой системой в чередующихся циклах синтеза-регенерации 115
3.6 Физико-химическая характеризация образцов металл-цеолитных катализаторов после проведения каталитических испытаний 120
Заключение 127
Благодарности 129
Список сокращений и условных обозначений 130
Список литературы 132
