以已二胺为模板剂magadiite转晶制备ZSM-5和FER型分子筛的研究

摘要

magadiite是一种层状硅酸盐，因其具有良好的离子交换性、吸附性、层间膨胀性而被广泛应用于催化、吸附以及新型功能材料等领域。近几年来，以magadiite转晶制备分子筛引起了人们广泛的关注。magadiite转晶是一个非常有吸引力的研究领域，magadiite的优良性能为它作为分子筛转晶的前驱体铺平了道路，它可以帮助人们实现高选择性和高效性的合成沸石分子筛，解决传统方法中的一些不足，更有助于人们发现新型分子筛材料和理解分子筛晶化机理。本论文以天然矿物硅藻土为原料，采用水热合成了magadlite，对所合成的magadiite进行了转晶，引入1，6-己二胺为模板剂，制备出了ZSM-5和FER型分子筛。利用X射线衍射、ICP、红外、扫描电镜、差热、氮气吸附分析和碳核磁测试技术对其晶相、化学组分、形貌、热稳定性、比表面积进行了系统测试表征。借助于XRD研究了反应条件和初始物料对转晶的影响，通过二元相图分析了转晶产物的变化规律。主要试验内容如下:
　　利用所合成的magadiite，采用己二胺为模板剂，通过转晶分别制备出了ZSM-5和FER型分子筛。通过一系列的测试技术对ZSM-5和FER型分子筛进行表征。所得到纯相分子筛ZSM-5的形貌为菱柱状，容易团聚在一起，FER型分子筛呈片状堆叠在一起。合成的ZSM-5和FER型分子筛的SiO2/Al2O3与初始反应物的SiO2/Al2O3相差较大。在550℃锻烧10h后，模板剂可以完全的去除。分别在1200℃和1100℃以下，ZSM-5和FER型分子筛能够保持结构的稳定且都有较高的耐酸性。考察了初始物料的晶化时间、晶化温度、碱度和模板剂对合成的影响。ZSM-5和FER型分子筛的成功合成为magadiite转晶合成ZSM-5和FER型分子筛提供了一个新的方法。
　　利用二元结晶相图分析得到了分子筛转晶的变化规律及相转变规律。探讨了初始物料的硅铝比和碱度对最终结晶产物的决定性作用。确定了初始物料SiO2/Al2O3在25-30时适合FER型分子筛结晶，35-50适合ZSM-5分子筛结晶。并通过对比己二胺在ZSM-5和FER型分子筛中以及液体己二胺的13CNMR谱图，详细讨论了己二胺在分子筛中的模板作用和存在状态。