钛硅分子筛(TS-1)的合成与表征

摘要

钛硅分子筛TS-1自从被合成出来以后，它优异的催化氧化性能，一直各关注。影响其催化性能的关键因素是粒径的大小和骨架钛的含量，如何能在低成本情况下合成出小粒径、高含量骨架钛的钛硅分子筛一直是研究的焦点。由于结构的限制，钛能进入到TS-1骨架的量有限，所以更多的研究主要集中在如何改变TS-1的粒径方面。
　　本文以硅溶胶为主要原料，四丙基氢氧化铵(TPAOH)作模板剂，乙胺(EA)为碱源，异丙醇(IPA)为络合剂，采用不同的合成方法制备了粒径大小不同的TS-1分子筛，采用XRD、FT-IR、UV-Vis、SEM、Raman、BET等表征方法对制备的样品进行表征，得出主要结论如下:
　　1、采用不用的方法合成了粒径为微米级和纳米级的的钛硅分子筛TS-1，通过表征发现，与粒径为微米级的钛硅分子筛TS-1相比，粒径为纳米级的分子筛TS-1具有相对结晶度高、比表面积大，骨架钛含量高、非骨架钛含量低的特点，并且随着粒径的减小，分子筛的形貌趋向于圆形。
　　2、利用硅溶胶作硅源通过加入母液，不再加入模板剂，以乙胺作碱源可以成功地合成粒径大小在300 nm左右的钛硅分子筛(TS-1)。在一定的范围内，增大加入母液的量可以减小合成的TS-1分子筛的粒径，提高骨架钛的含量，经过实验发现母液的最佳使用量是20％(母液的质量/胶液的总质量=20％），即TPAOH/Si=0.045，模板剂用量很低，再加上硅源是硅溶胶，成本十分低廉，解决了以往小晶体钛硅分子筛TS-1的合成成本居高不下的问题。
　　3、母液方法合成的TS-1具有结晶度好、骨架钛含量高、重复性好、操作简单、而且成本低廉等优点。通过放大实验，同样可以制备出结晶度好的分子筛TS-1，通过表征发现TS-1的各个物理性质没有变化，因此该方法有利于钛硅分子筛在工业上的发展。

目录

声明

摘要

前言

1 文献综述

1．1 钛硅分子筛TS-1的合成研究

1．1．1 水热合成方法

1．1．2 气固相同晶取代

1．1．3 其他合成方法

1．2 钛硅分子筛TS-1的合成机理

1．2．1 宏观机理

1．2．2 微观机理

1．3 影响钛硅分子筛粒径的因素

1．4 表征方法

1．4．1 X射线粉末衍射(XRD)

1．4．2 傅里叶红外变换光谱(FT-IR)

1．4．3 紫外可见漫反射光谱(UV-ViS)

1．4．4 紫外拉曼光谱(Raman)

1．4．5 扫描电子显微镜(SEM)

1．4．6 N2吸附性能测试

1．5 钛硅分子筛的应用

1．5．1 烯烃的环氧化反应

1．5．2 苯酚羟基化反应

1．6 选题依据

2．实验部分

2．1 实验原料和设备

2．1．1 实验原料

2．1．2 实验设备和分析仪器

2．2 实验方法

2．2．1 微米级TS-1的合成

2．2．2 纳米级TS-1的合成

2．3 表征及性能测试

2．3．1 X-射线粉末衍射分析(XRD)

2．3．2 傅立叶变换红外光谱分析(FT-IR)

2．3．3 紫外可见漫反射光谱分析(UV-Vis)

2．3．4 紫外拉曼光谱(UV-Raman)

2．3．5 扫描电镜分析(SEM)

2．3．6 比表面积测定

三、实验结果与讨论

3．1 不同粒径的TS-1的表征

3．2 对微米级TS-1形貌的影响因素的研究

3．2．1 TPAOH对TS-1形貌大小的影响

3．2．2 络合剂对TS-1形貌的影响

3．2．3 乙胺对TS-1粒径的影响

3．2．4 硅源对TS-1粒径的影响

3．2．5 加料顺序对粒径的影响

3．3 对微米级TS-1骨架钛含量的影响因素

3．3．1 硅钛比和络合剂对TS-1骨架钛的影响

3．3．2 TPAOH对TS-1骨架钛的影响

3．3．3 乙胺对TS-1骨架钛的影响

3．4 不同母液的量的对纳米级TS-1的影响

3．5 晶化时间对纳米级TS-1粒径的影响

3．6 本章小结

第四章 纳米TS-1的放大合成

4．1 实验原料

4．1．1 原料名称、规格及生产厂家

4．1．2 实验设备

4．2 实验方法

4．3 产物表征

4．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢