单一分子模板剂合成具有多级孔道的Pentasil分子筛的研究

摘要

为提高沸石分子筛催化活性中心的可接近度，改善其扩散性能，扩大沸石分子筛在处理大分子反应物方面的应用范围，多级孔道分子筛的合成得到了巨大的发展。目前文献报道的合成多级孔的沸石分子筛，或需要多步处理分子筛；或者需要添加额外的模板剂/添加剂，导致合成步骤烦琐或者合成成本昂贵。本论文主要研究具多级孔道的Pentasil结构的分子筛、表征以及催化性能，论文分为三部分。
　　 第一部分为纯ZSM-5分子筛的合成，通过使用单一模板剂经过水热一步合成具有多级孔ZSM-5的分子筛材料，主要用到有机胺做模板剂，即不同碳链长度的乙胺、丁胺和辛胺，考察模板剂碳链长度对合成分子筛粒子形貌的影响，以及硅铝比的影响。还使用了四丙基氢氧化铵为模板剂，考察了模板剂用量和晶化温度的影响，并通过苯酚和叔丁醇的烷基化反应来表征材料的催化活性。研究发现铝酸盐含量少时疏水性的长链胺得到样品结晶度高。模板剂量越多，得到～级粒子越大，二级粒子堆积成球，球径也有增大的趋势；低温下合成，晶化速度减慢，产生晶核多，粒子越小，在苯酚和叔丁醇的烷基化反应中活性较高。
　　 第二部分是silicalite-2分子筛的合成，由TBAOH-TEOS-H2O体系合成具有多级孔道的silicalite-12分子筛并研究其催化性能，在实验中考察模板剂量、水量、晶化时间等因素对粒子堆积的影响。与silicalite-1相比，在纳米沸石材料的结构和性质方面提供有用的信息。在摩尔组成为0.25TBAOH：1.0 TEOS：25H2O反应体系中得到<50 nm的粒子，低的TBAOH/TEOS和H2O/TEOS有利用形成的silicalite-2。所合成的silicalite-2由20-30 nm的粒子聚集而成，而silicalite-1是分散的粒子。
　　 第三部分是MFI/MEL共晶结构分子筛的合成。用四丁基氢氧化铵作模板剂，通过添加不同小分子助剂，合成具有多级孔道MEL/MFI结构的共晶材料。并考察模板硅源、模板剂量、水量以及小分子助剂种类和用量等因素对粒子堆积的影响。最后得出以乙醇为小分子助剂，加入醇硅比为1时得到的样品效果最好，不论是结构还是形貌均为最优。