形貌可控的丝光沸石分子筛的合成与表征

摘要

丝光沸石作为人类认识最早的沸石之一，因其优良的耐热、耐酸和抗水汽性能，在工业上被广泛应用于分离、吸附及催化领域。但是不同形貌的丝光沸石的性能体现存在较大差异，同时沸石形貌对合成条件很敏感，因此制造形貌上可控的丝光沸石仍然具有重要意义。我们制备的小晶体聚集的丝光沸石分子筛同时具有大尺寸丝光沸石操作简单易分离、磨损程度低和催化应用方便回收的优点，又因小尺寸丝光沸石小晶体堆积产生多级孔结构，增加其比表面积。不仅如此，我们还成功将丝光沸石的合成时间降低到18h，使得其合成效率大大提高。具体研究内容及主要结论如下:
　　1.将由水玻璃制备的结构导向剂作为一种高活性硅源引入合成体系，以双硅源合成出了一系列形貌的大尺寸丝光沸石。我们除了对硅源、硅铝比、碱度、时间、水含量进行探讨，还探讨了特殊的双硅源体系中结构导向剂的作用，以及两种硅源比对于合成的影响。通过对产物进行的一系列物化性质表征，发现结构导向剂具有控制丝光沸石形貌、促进丝光沸石结晶、缩短结晶时间、拓展结晶范围、提高产物硅铝比的作用。其中光滑大尺寸棱柱状丝光沸石分子筛的最佳条件是:在硅源比n=0.83时，SiO2/Na2O/H2O/Al2O3=35/10/750/1，晶化温度180℃，晶化时间为18 h，实现了丝光沸石的高效合成，提高其生产效率，在工业生产中具有实际意义。当硅源比n=0.13，初始凝胶中SiO2/Al2O3/Na2O=35/1.4/10时，水量在250-1750的范围内都可以得到丝光沸石分子筛，其中晶化温度为180℃，晶化时间为48 h，导向剂的加入拓展结晶范围，使丝光沸石更容易结晶。在这种特殊的双硅源体系中我们还得到了形貌为棒状的小晶体聚合而成的大尺寸的圆饼状丝光沸石，这种形貌的丝光沸石的具体合成条件为:硅源比n=0.13时SiO2/Na2O/H2O/Al2O3=35/10/750/1.4，晶化温度180℃，晶化时间为48 h。获得产物的比表面积为266.85m2g-1，平均孔体积为0.12 cm3g-1，并且在氮气吸脱附等温线中存在迟滞环，说明初级晶粒堆积产生了多级孔道结构。
　　2.在单一硅源合成丝光沸石分子筛的体系中，我们也对不同实验参数对沸石分子筛的形貌及结构的影响进行了探讨。得到的实验结果表明:当以碱水解的正硅酸乙酯作为硅源时，可以合成出形貌为微纳米结构的圆柱状丝光沸石分子筛，并且是由基本结构单元为纤维小尺寸丝光沸石小晶体聚合而形成，合成条件为SiO2/Na2O/H20/Al2O3=25/5/800/1，晶化温度180℃，晶化时间为96 h。在合成体系中加入阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，得到了分散效果良好的丝光沸石分子筛。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 沸石分子筛概述

1．1．1 沸石分子筛的结构

1．1．2 沸石分子筛的研究进展

1．2 沸石分子筛的性质及应用

1．2．1 沸石分子筛在传统领域的应用

1．2．2 沸石分子筛在其他领域的应用

1．3 沸石分子筛的合成方法

1．3．1 水热与溶剂热合成法

1．3．2 蒸汽相合成法

1．3．3 固相热合成法

1．3．4 微波辐射合成法

1．3．5 离子热合成法

1．4 沸石分子筛的晶化机理

1．4．1 固相转变机理

1．4．2 液相转变机理

1．4．3 双相转变机理

1．5 沸石分子筛的晶化动力学

1．6 丝光沸石概述

1．6．1 丝光沸石的结构

1．6．2 丝光沸石的合成

1．7 本课题的选题意义以及主要内容

参考文献

第二章 形貌可控的大尺寸丝光沸石的双硅源无胺高效合成

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验仪器

2．2．2 原料与试剂

2．2．3 表征方法

2．2．4 丝光沸石的合成

2．3 结果与讨论

2．3．1 体系中两种硅源的比例对丝光沸石分子筛的影响

2．3．2 晶化时间对于丝光沸石分子筛的影响

2．3．3 硅源对丝光沸石分子筛的影响

2．3．4 SiO2／Al2O3对丝光沸石分子筛的影响

2．3．5 Na2O／SiO2对丝光沸石分子筛的影响

2．3．6 水含量对于丝光沸石分子筛的影响

2．3．7 结构导向剂对丝光沸石分子筛的影响

2．3．8 丝光沸石分子筛晶化机理的探讨

2．3．9 丝光沸石分子筛的氮气吸附测试

2．4 本章小结

参考文献

第三章 丝光沸石的单硅源合成

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验仪器

3．2．2 原料与试剂

3．2．3 表征方法

3．2．4 丝光沸石的合成

3．3 结果与讨论

3．3．1 硅源对丝光沸石分子筛的影响

3．3．2 碱度对丝光沸石分子筛的影响

3．3．3 水量对丝光沸石分子筛的影响

3．3．4 表面活性剂对丝光沸石分子筛的影响

3．4 本章小结

参考文献

第四章 全文总结

致谢

攻读硕士期间发表的文章