水溶性高分子在高硅Y型沸石合成中的应用

摘要

水溶性高分子拥有多种分子量及极性基团，将它们应用于沸石分子筛合成体系中能够起到缩短晶化时间、减小粒径、增加比表面等作用。本文研究了以硅铝微球为主要合成原料，直接合成高硅铝比Y型沸石的合成规律，并将水溶性高分子应用于该合成体系中，系统地考察了它们对Y型沸石合成的影响，采用XRD、SEM、FT-IR等手段对合成样品进行了表征。 Y型沸石是石油化工中催化裂化催化剂(简称FCC催化剂)的主要活性组分，它的骨架硅铝比的高低是影响其使用性能的主要因素。直接合成高硅铝比Y型沸石可以有效地避免工业中二次脱铝后所造成的Y型沸石晶体结构部分崩塌的缺陷，有效地保持了Y型沸石较高的结晶度。 本文在Na<,2>O-Al<,2>O<,3>-SiO<,2>-H<,2>O体系中，选用硅铝微球作为主要合成原料，利用其固体硅、铝原料共存，硅、铝在合成中同步缓释的特点，水热法直接一次合成高硅Y型沸石。合成样品的骨架硅铝比能够达到3.1，比工业NaY沸石(通常其骨架硅铝比为2.5)有明显的提高。用硅铝微球做原料合成的高硅Y型沸石的晶体形貌是100-300纳米的小颗粒经过聚积形成数十微米的颗粒，比工业NaY沸石的微米级粒径明显降低。合成样品的热稳定性研究结果表明：本文的合成样品与工业样品经过相同条件处理后，工业样品在500℃时就发生骨架崩塌，而合成样品在850℃时才产生比较明显的骨架崩塌，证明本文合成的高硅Y型沸石的热稳定性明显高于工业样品。 在高硅Y型沸石合成体系中，加入含有不同官能团的水溶性高分子，考察它们对高硅Y型沸石合成的影响。合成样品的XRD谱图显示，在此合成体系中添加聚乙二醇6000(PEG6000)、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和改性聚丙烯酸(Cp-5)时，合成产物均为Y型沸石，保持了物相的稳定。加入聚丙烯酰胺和明胶时合成产物的物相均发生了变化，加入聚丙烯酰胺导致合成产物中出现P型沸石杂晶：加入明胶后，合成产物由Y型沸石转变为无定形物质。 在本文所选择的这几种水溶性高分子中，聚乙二醇6000对合成Y型沸石的作用最明显，提高了Y型沸石的相对结晶度，缩短了晶化时间，而且聚乙二醇6000的加入使得Y型沸石的晶体粒径明显变小。在将晶化时间缩短到2天的条件下，详细考察了聚乙二醇6000作添加剂对高硅Y型沸石合成的影响，得到最佳合成配比为n(Na<,2>O)：n(Al<,2>O<,3>)：n(SiO<,2>)：n(H<,2>O)：n(R)=2.8：1.0：13.5：190：X，v(导向剂)/v(H<,2>O)=0.17，X=m(R)/v(H<,2>O)=0.06，合成样品的相对结晶度能够达到90％。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 文献综述

1.1水溶性高分子概述

1.2水溶性高分子的功能性

1.2.1溶解性

1.2.2电化学性质

1.2.3分子量

1.2.4分散作用

1.2.5絮凝作用

1.2.6增稠作用

1.2.7减阻作用

1.2.8流变学特性

1.3水溶性高分子应用

1.4沸石分子筛的简介

1.5沸石分子筛的合成方法

1.5.1水热合成法

1.5.2非水溶剂合成法

1.5.3蒸气相合成法

1.5.4离子液体热合成法

1.6 Y型沸石分子筛简介

1.6.1 Y型沸石合成方法概述

1.6.2高硅的意义与高硅Y型沸石的合成进展

1.7本文的研究背景

第二章 实验部分

2.1合成原料

2.2合成方法及步骤

2.2.1晶化导向剂的合成

2.2.2沸石的合成方法

2.3物理化学性能表征

2.3.1 XRD表征

2.3.2骨架硅铝比测定

2.3.3 SEM表征

2.3.4 FT-IR表征

2.3.5元素化学分析

第三章 实验结果与讨论

3.1高硅Y型沸石的合成规律讨论

3.1.1碱量对水热合成高硅Y型沸石的影响

3.1.2晶化导向剂加入量对合成高硅Y型沸石的影响

3.1.3水量对合成高硅Y型沸石的影响

3.1.4水热合成高硅Y型沸石的晶化动力学曲线

3.1.5水热合成高硅Y型沸石的物化性能表征

3.1.6小结

3.2水溶性高分子作为添加剂对Y型沸石物化性质的影响

3.2.1不同水溶性高分子对合成Y型沸石的影响

3.2.2水溶性高分子加入量对Y型沸石合成的影响

3.2.3结晶时间对添加水溶性高分子的Y型沸石产物的影响

3.2.4添加水溶性高分子的Y型沸石产物的表征

3.2.5小结

3.3聚乙二醇6000作添加剂的Y型沸石合成体系

3.3.1导向剂加入量对聚乙二醇6000作添加剂的Y型沸石合成体系的影响

3.3.2碱量对聚乙二醇6000作添加剂的Y型沸石合成体系的影响

3.3.3水量对聚乙二醇6000作添加剂的Y型沸石合成体系的影响

3.3.4对聚乙二醇6000作添加剂的Y型沸石的物化表征

3.3.5小结

第四章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文