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化学工程学院 新产品开发训练报告 2013-12 课题名称： 年产10万吨异丙苯生产工艺设计 课题类型： 设计/论文 班 级： 化工1005班 姓 名： 付赫 学 号： 1011082178 指导教师： 宋峰 （使用说明：设计/论文请选一使用，左侧装订） 年产10万吨异丙苯生产工艺设计 第一部分 文献综述 1.1异丙苯及研究背景 1.2介孔材料的分类 1.2.1按其结构不同分 介孔材料按其结构不同科分为六种，其中较为常见的有：MCM-41，其空间群为D6m；立方相的MCM-48，空间群为Ia3d；层状稳定的MCM-50。另外，还有六方相的SBA-1，空间群为PM3n；三维六方结构的SBA-2，空间群为P6m/mm；无序排列的六方结构的MSU-n，空间群为P6m。表1-1列出了不同孔道结构的介孔材料。表1-1 不同孔道的介孔材料MSU-n，HMS，KIT-1 MCM-50 二维（直孔道） 六方 MCM-41，SBA-3，FSM-16，TMS-1 SBA-8，KSW-2 SBA-1,6,16;FDU-2,12;SBA-11 SBA-2,7,12,FDU-1 SBA-16,MCM-48,FDU-5,HUM-7 CKM-1,HUM-1 二维交叉孔道 三方(斜方) 无 1.2.2 按照其化学组成分 介孔材料可分为硅基和非硅基两大类[3]。后者主要包括过渡金属氧化物、磷酸盐和硫化物等。由于它们一般存在可变价态，展示出硅基介孔材料所不能及的应用前景，但其热稳定性较差，煅烧时容易造成介孔结构塌陷，合成机理也不完善，因此对它的研究不如硅基介孔材料活跃。 1.2.3按照介孔是否有序分 介孔材料可分为无定形（无序)介孔材料和有序介孔材料。前者如普通的SiO2气凝胶、微晶玻璃等，孔径范围较大，孔道形状不规则；后者是以表面活性剂形成的超分子结构为模板，利用溶胶- 凝胶工艺，通过有机物和无机物之间的界面定向导引作用组装成一类孔径约在1.5nm～30nm，孔径分布窄且有规则孔道结构的无机多孔材料，如M41S等。 1.2.4 按合成技术分 介孔材料按合成技术可以分为三类。第一类是由Mobil公司[4]合成的M41S系列，包括六方相的MCM-41、立方相的MCM-48和层状结构的MCM-50。M41S系列分子筛最初是以阳离子型表面活性剂作为结构模板剂，在水热条件下于碱性介质中通过S+I-作用组装得到的。其后Stucky及其合作者[5-7]把该机理扩大到S-I+、S+X-I+以及S-M+I-途径。而在酸性介质中通过S+X-I+作用得到的介孔分子筛其中的模板剂可用溶剂萃取法回收[8-9]。 第二类是由Pinnavaia课题组[10-14]提出的两个中立途径，以中性伯胺或非离子型表面活性剂与中性低聚硅前驱体采用基于氢键作用的S0I0/N0I0自组装过程合成的介孔分子筛。其中以长链烷基伯胺为模板剂在室温下合成出了介孔全硅分子筛HMS系列，而以聚氧乙烯基醚类非离子型表面活性剂为模板剂则得到MSU系列分子筛。这两类分子筛属非晶态，且模板剂很容易通过溶剂萃取除去[15]。 这些分子筛具有三维立体交叉排列的“worm-like”孔道结构，其孔径分布单一，孔壁较厚，因而有较高的热稳定性。而其较短的中孔比一维孔道结构的MCM-41或SBA型分子筛具有更优越的扩散性能。 第三类为赵东元和Stucky等采用三嵌段共聚物作为有机结构导向剂[16-18]得到的介孔分子筛,如在酸性体系采用P123（EO20PO70EO20）嵌段共聚物作为模板剂可合成出有序度非常好的六方相的SBA-15，其介孔孔径可以在5～50nm范围内变化，且孔壁较厚（典型的在3到9nm），因此使得该材料具有更高的热和水热稳定性。并且其中的模板剂可通过焙烧或溶剂萃取脱除，且焙烧温度要比MCM-41低得多。 1.3介孔材料的研究现状 国外很久以前就开始对介孔分子筛研究，1992年Mobil公司的研究人员首次使用烷基季铵盐型阳离子表面活性剂为模板剂，在碱性条件下合成具有单一孔径的介孔硅酸盐和硅铝酸盐，其结构为长程有序，比表面积在700m2/g以上，这种材料族被称为M41S[19]，它包括六方晶系MCM-41、立方晶系MCM-48和层状结构的MCM-50，孔道大小为2～10nm。 1994年Huo等[20]合成M41S时，用完全相同的阳离子表面活性剂作为模板剂，在强酸性（如HCl）室温条件下合成出介孔MCM-41分子筛，同时用端基较大的表面活性剂如十六烷基三乙基溴化胺等做模板剂，在类似的条件下合成出MCM-48。