1. 研究目的与意义
低碳烯烃在日常生活、工业制造中都有广泛的应用，如乙烯最初作为植物激素而被发现，可以促进果实成熟，后来逐渐成为了机化工原料并广泛用于化工行业，此外，医药产品的制备和高新材料的合成与研发也离不开它们。聚丙烯可以用于机械及汽车零部件制造、电子及电器工业、建筑业、农业、渔业及食品工业、纺织和印刷工业，甚至医疗器械和能源领域，并逐渐进入我们的日常生活。[1,2]轻烯烃的来源主要是通过对石油的裂解，而石油资源又是不可再生资源，是世界最重要最稀缺的能源之一，所以用非石油作为原料的方法并且以可再生的路线生产乙烯、丙烯引起了社会的广泛关注。通过大量的实验室研究和工业实践，甲醇制烯烃（mto）工艺路线是非常具有应用前景的生产工艺，因为甲醇具有来源广，价格低廉和可再生等诸多优势。[3]mto技术的关键在于选择高烯烃选择性的催化剂。sapo-34分子筛骨架由po4、sio4和alo4四面体组成，酸强度介于alpo4和zsm-5之间，其八元环孔径范围为0.38~0.44nm，对c5及c5以上的烃类形成较大的扩散阻力，因而在mto反应中表现出很高的活性和较高的低碳烯烃选择性，被认可为mto专用催化剂。[4]
科学家wilson s t与flanigen e m等[5]成功地合成磷酸铝分子筛alpo4，但由于磷酸铝分子筛中带负电的alo2-和带正电的po2 四面体数目相等，其骨架呈电中性，不具有离子交换性，且缺乏对正碳离子催化活性所需的质子酸，表面酸性很弱，无法产生众多催化反应所需要的活性中心，因此在应用方面受到限制。1984年，lok等[6]人将si引入alpo4系列分子筛中，合成出一系列磷酸硅铝（sapo）分子筛，其骨架呈负电性，具有可交换的阳离子，并具有质子酸性，与甲醇制烯烃工艺所需要的催化剂非常契合。目前为止，sapo-34的生成机理存在两种假定，一是硅取代机理[7,8],这种机理下，硅是不均匀的骨架分布。二是硅源会直接参与凝胶的晶化机理，可以得到更加均匀的骨架结构。其中分子筛中硅的取代方式各有不同，si进入磷酸铝骨架的方式主要是两种途径:(1)si直接取代p;(2)2si一起取代al p。途径(1)主要导致sapo-34分子筛会增加净负电荷,形成阴离子骨架。而途径(2)则不会产生骨架电荷。徐如人等[9]研究的是sapo-34的一个典型晶体骨架，其组成为(si0.26al1.0p0.74)o2,其中n(si) n(p)=n(al),得到结论是sapo-34分子筛会以第一种途径(即si取代p)进行。prakash的实验表明，低硅含量情况下，sapo-34分子筛的合成是按照第一种途径(即si取代p)进行的;当硅的含量增高时，则会产生第二种途径(即2si取代al p)协同进行。
合成sapo-34分子筛的传统方法是水热法，这种方法结晶需要一天或几天的时间，合成速度慢、效率低，合成成本高，不适合大规模的工业生产。另外，长时间的高温条件也会破坏分子筛晶种，不利于sapo-34分子筛结构的形成，影响产品的催化性能。因此，有效缩短sapo-34分子筛的结晶时间具有重要意义。[10]在过去的几十年里，人们开发了几种策略来缩短sapo-34沸石的合成时间，如微波辅助合成[11]、超声波协助合成[12]，以及干凝胶转化合成[13]。但这些方法合成的sapo-34沸石的结晶时间仍然需要几个小时，较长的结晶时间往往导致结晶度较低。因此，在较短时间开发了一条高效的合成高结晶度sapo-34分子筛的简便路线仍需研究。通过高温油浴的方式分开加热硅铝磷合成液与分子筛晶种，能够实现快速合成性能良好的sapo-34分子筛。[14]
2. 研究内容和预期目标
1、主要研究内容
利用网络资源查找有关sapo-34分子筛的相关文献，具体包括sapo-34分子筛的发展历程、合成机理、制备方法、影响因素以及性能研究等。实验探究制备过程中的合成原料（如模板计、硅、磷和铝源、硅铝比、引入金属元素等）以及合成条件（如物料的混合顺序、晶化时间、晶化温度等）对产品制备效率、结构及性能的影响。思考sapo-34分子筛相较于其他类型分子筛的优缺点和工业应用前景。
3. 研究的方法与步骤
研究方法：实验研究法、文献查阅法、反思讨论法和数学方法。
研究步骤：选择研究课题；查阅相关文献（包括SAPO-34分子筛的发展历程、合成机理、制备方法、影响因素、表征手段、性能研究及改进方法等）；制定研究计划；进行实验研究、讨论交流、误差分析、撰写研究报告。
4. 参考文献
[1]胡莹梅,罗爱国,李敏.乙烯项目的下游产品分析[j].乙烯工业,2006,(03):3-6 13.
[2]胡玉安.乙烯的综合利用[j].当代化工,2003,(02):94-97 117.
5. 计划与进度安排
2024.12.1~2024.2.20 确定论文方向，撰写开题报告；
2024.2.20~2024.3.05 准备工作，收集相关资料；
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