全硅多级孔分子筛Silicalite-1的制备及其吸附性能研究

摘要

随着工业的发展，发展中国家的工业化水平也在不断地提高，工业发展所带来的环境污染问题越来越严重，所以很多专家都想方设法在预防及治理环境污染方面去深入研究。人们发现分子筛在这方面收效甚丰，有很大的开发利用价值。Silicalite-1分子筛由于其自身特殊的结构构造及物理化学性能，被广泛应用于预防及治理环境污染的工作中。Silicalite-1分子筛属于全硅型分子筛，是ZSM-5分子筛的全硅形式，与ZSM-5分子筛有着相同的骨架结构，但骨架中并不含有铝元素，其孔道结构的独特性，有较高的水热稳定性、亲油疏水性、择形催化，在化工领域上得到了不断发展。 本论文主要工作介绍如下： 1、以四丙基溴化铵为模板剂采用水热合成法进行制备Silicalite-1分子筛，通过调控模板剂与二氧化硅的摩尔比、晶化时间、温度等来研究影响合成Silicalite-1分子筛的因素。首先从XRD分析来看，在低温100℃难以合成出Silicalite-1分子筛。其次从样品氮气吸附脱附测试数据来看，在晶化时间为24h，模板剂与二氧化硅的摩尔比相同的情况下，随着晶化温度的升高，样品的比表面积逐渐增大。例如在模板剂(TPABr)与二氧化硅摩尔比为0.2、100℃晶化24h时，样品的比表面积为289.26m2/g，120℃以及140℃时比表面积分别为448.16m2/g、454.92m2/g，因此140℃所制备的样品在同模板剂(TPABr)与二氧化硅的摩尔比条件下，氮气吸附性能较好。同样，在140℃晶化24h条件下，随着模板剂(TPABr)与二氧化硅摩尔比的增大，样品的比表面积先增大后减小，分子筛内部部分结构被破坏，比如模板剂(TPABr)与二氧化硅摩尔比为0.2、0.35、0.5时，样品的比表面积分别为454.92m2/g、474.35m2/g、367.97m2/g。在140℃晶化30h时，随着模板剂(TPABr)与二氧化硅摩尔比的增大，样品的比表面积逐渐减小。晶化时间24h相对比晶化时间30h，样品的氮气吸附性能较好。综合来看在模板剂(TPABr)与二氧化硅摩尔比为0.35、140℃晶化24h条件下所合成的样品氮气吸附性能较好。 2、以四丙基氢氧化铵为模板剂，通过改变水的用量、晶化温度、晶化时间来影响Silicalite-1分子筛的合成。对所制备的样品进行N2吸附-脱附测试可知：在晶化时间为24h条件下，随着晶化温度的升高，样品的比表面积也随之增大。当水与正硅酸乙酯的摩尔比为90、100以及110时，随晶化温度改变样品的比表面积相差分别为125m2/g、35m2/g、30m2/g左右。虽然在这三种不同水与正硅酸乙酯的摩尔比条件下，随着温度的升高，样品的比表面积会随之增大，但是从差值来看，样品在一定程度上存在结构部分破坏。同时对比晶化时间为24h以及30h时，发现晶化时间为24h时相对较好。 3、采用双模板剂来合成Silicalite-1分子筛，两种模板剂为四丙基溴化铵、四丙基氢氧化铵。首先在XRD表征中通过与标准卡片进行对比，在五个标准特征衍射峰位置处均有衍射峰的存在，且在其他位置未发现明显杂峰。其次对样品进行N2吸附脱附表征分析，在模板剂(TPABr和TPAOH)与二氧化硅的摩尔比为0.3时，气相二氧化硅作为硅源合成的样品比表面积随着晶化温度的改变，相比白炭黑和正硅酸乙酯为硅源合成的样品比表面积相差较大，其中气相二氧化硅、白炭黑和正硅酸乙酯随晶化温度改变比表面积差值分别为114.25m2/g、29.9m2/g和6.09m2/g，说明通过改变晶化温度，气相二氧化硅作为硅源合成的样品比表面积容易有很大的改变。同样在模板剂(TPABr和TPAOH)与二氧化硅的摩尔比为0.25时也可以得出同样结论。

目录

第一章 绪论

1.1 前言

1.2 分子筛的概述

1.2.1 分子筛的分类

1.2.2 分子筛的发展进程

1.2.3 全硅分子筛

1.3 全硅分子筛Silicalite-1的概述

1.3.1 Silicalite-1分子筛的特性

1.3.2 Silicalite-1分子筛的应用

1.3.3 Silicalite-1分子筛的合成方法

1.4 全硅分子筛Silicalite-1影响合成的因素

1.4.1 模板剂

1.4.2 晶化温度

1.4.3 晶化时间

1.4.4 水量

1.5 课题研究的主要内容

参考文献

2.1实验主要试剂和实验主要仪器

2.1.1 实验主要试剂

2.1.2 实验制备仪器

2.1.3 实验表征仪器

2.2实验制备流程

2.3实验样品测试及表征方法

2.3.1 X射线衍射分析(XRD)

2.3.2 N2吸附-脱附分析

2.3.3 傅里叶红外光谱分析(FT-IR)

2.3.4 扫描电子显微镜(SEM)

参考文献

第三章 单模板剂四丙基溴化铵(TPABr)制备Silialite-1分子筛

3.1 前言

3.2 实验部分

3.3 实验结果与分析

3.3.1 晶化时间为24h

3.3.2 晶化时间为30h

3.3.3 Siliclaite-1分子筛的表征

3.4 本章小结

参考文献

第四章 单模板剂四丙基氢氧化铵(TPAOH)制备Silialite-1分子筛

4.1 前言

4.2 实验部分

4.3 实验结果与分析

4.3.1 晶化时间为24h

4.3.2 晶化时间为30h

4.3.3 Siliclaite-1分子筛的表征

4.4 本章小结

参考文献

第五章 双模板剂制备Silialite-1分子筛

5.1 前言

5.2 实验部分

5.3 实验结果与分析

5.3.1 晶化时间为24h，模板剂(TPABr和TPAOH)与二氧化硅的摩尔比为0.25

5.3.2 晶化时间为24h，模板剂(TPABr和TPAOH)与二氧化硅的摩尔比为0.3

5.3.3 Siliclaite-1分子筛的表征

5.4 本章小结

参考文献

第六章 总结

攻读硕士学位期间的科研情况

致谢

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