小晶粒Y型沸石及介孔分子筛合成研究

摘要

本论文在综合分析大量有关分子筛材料合成、应用及形成机理方面文献的基础上，对以天然高岭土制备小晶粒Y型沸石及介孔分子筛材料的工作进行了系统、全面的研究。采用粉末X-射线衍射、扫描电镜、红外光谱分析、氮气吸附和27Al固体核磁等现代分析测试技术对合成样品进行了物相、形貌等物化性质的表征。本论文的主要工作现归纳如下： 1.以天然高岭土为原料对NaY型沸石晶化导向剂进行了改进。 天然高岭土在使用之前须经高温焙烧使其转变为具有反应活性的偏高岭土。本文提出的以天然高岭土为原料制备NaY型沸石晶化导向剂的方法极大克服了常规导向剂制备方法中制备条件苛刻及活性期较短的缺点。 2.以天然高岭土为原料合成出小晶粒的NaY沸石分子筛。 本论文成功的以天然高岭土为原料合成出小晶粒的NaY沸石分子筛样品，并对其合成过程中诸多影响因素进行了详细的考察。实验结果表明，在以天然高岭土为原料合成NaY沸石的体系中，产物晶粒尺寸的大小受晶化条件改变的影响较小，在此体系中，控制适当条件可得到晶粒大小为250-300nm的小晶粒NaY沸石分子筛产物。运用FT-IR及27Al固体核磁分析手段对高岭土为原料合成小晶粒NaY沸石分子筛的过程进行了研究，研究结果表明在整个NaY型沸石的晶化过程中存在着过渡中间相，此过渡相虽仍为无定形状态但已具有某些Y型沸石的特性。以上研究表明，天然高岭土不仅可作为合成小晶粒NaY沸石的原料，而且可拓展到其它类型分子筛材料的合成领域。 3.以天然高岭土为铝源合成高度有序的介孔Al-MCM-41分子筛。 本文提出一种新颖的合成介孔AI-MCM-41分子筛的方法，即以天然高岭土为铝源，表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵为模板剂合成介孔Al-MCM-41分子筛。XRD、TEM和N2吸附等测试结果表明，合成所得样品具有高度有序的孔道排列、均一的孔径分布以及高的比表面积等六方介孔分子筛所特有的性质。上述实验结果说明，天然高岭土作为铝源可有效合成高质量六方介孔Al-MCM-41分子筛。 4.高岭土导向剂法合成高水热稳定性的介孔分子筛材料。 本论文成功利用高岭土导向剂法合成出具有类似六方MCM-41型的高水热稳定性的介孔分子筛材料。FT-IR和27Al固体核磁测试表征结果表明此方法可成功将Y型沸石的初级和次级结构单元引入介孔分子筛材料的孔壁中。同时，合成所得样品的水热稳定性测试也表明，由于Y型基本沸石结构单元的引入，介孔分子筛材料的水热稳定性，相对于直接法合成出的介孔Al-MCM-41分子筛，得到大幅提高。 5.初步研究了关于介孔结构向微孔沸石结构的转变。 本文在SiO2-EtOH-CTMABr-H2O体系中，成功得到了微孔沸石Silicate-1。研究结果表明在此体系中，乙醇分子的加入可促使合成产物由原先六方MCM-41结构逐步转变成微孔沸石Silicate-1晶体。本文在以APG为模板剂的体系中，成功得到微孔丝光沸石。研究结果证明，在体系中含铝的情况下，合成样品经介孔相逐步转变为微孔丝光沸石，而在非铝体系中，合成样品则转变为层状Na-magadiite，表面活性剂APG的加入对整个合成过程起到了至关重要的作用。上述研究的结果可能会对微孔和介孔分子筛材料的合成带来某种新的启示，拓宽人们研究的视野。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

第二章实验部分

第三章高岭土为原料制备小晶粒Y型沸石分子筛

第四章高岭土为铝源制备AL-MCM41介孔分子筛

第五章高岭土导向剂法合成高水热稳定性的介孔分子筛

第六章超声波法合成全硅MCM-41介孔分子筛及介孔结构向微孔结构转变初探

第七章全文总结

致谢

个人简历及主要学术成果