Rétegszilikátok átkristályosítása zeolitokká, valamint réteges szerkezetű zeolit prekurzorokból mikro- és mezopórusos fémszilikátok előállítása = Recrystallisation of layered silicates into zeolites and preparation of micro- and mesoporous silicates from layered zeolite precursors

摘要

Egyfajta rétegszilikát, a magadiit szilárd-fázisú átkristályosításával alumínium és bórtartalmú beta zeolitokat állítottunk elő. A bór nem befolyásolta a zeolit vázszerkezetében a Si(OH)Al(OSi)3 helyekkel kapcsolatban levő Brönsted savas centrumok saverősségét. A bór beépítése gyengén savas centrumokat hoz létre, melyek részt vesznek az ioncsere folyamatokban. Az [Al,B]-BEA zeolitokban az erősen savas Brönsted centrumok számát a rétegszilikát alumínium-tartalmával szabályozhatjuk. A Ni/[Al,B]-BEA zeolitok az alkánok hidrokonverziójában kevésbé aktív katalizátorok mint a Ni/[Al]-BEA, azonban a bór beépítése az izomerizációs szelektivitás jelentős növekedését eredményezte. A zeolitok katalitikus tulajdonságaiban mutatkozó különbségek a kémiai összetételtől függő adszorpciós tulajdonságokban jelentkező eltéréssel magyarázhatók. Nanokristályos, mikropórusos MCM-22 zeolitból és mezopórusos MCM-41 szilikátból álló kompozitokat állítottunk elő. A kompozitok nagy fajlagos felületűek és nagyobb hidrotermális stabilitást mutatnak mint a tiszta MCM-41. Erős (NH3, piridin) és gyengén bázikus (N2) adszoptívumokkal tesztelve igazoltuk, hogy a [Fe]-MCM-22 gyengébb saverősségű szerkezeti hidroxil-csoportokat tartalmaz mint az [Al]-MCM-22. A ferriszilikátban a vas koordinációs állapotát és redoxi viselkedését Mössbauer spektroszkópiával tanulmányoztuk. Összefüggést állapítottunk meg a H-[Fe]-MCM-22 savassága és a vas állapota között. | Beta zeolites, containing aluminum and boron were prepared by solid-state recrystallization of the layer silicate magadiite. Effect of framework boron on the acid strength of hydroxyls, associated with (Si(OH)Al(OSi)3 sites, could not be evidenced. However, the incorporated boron was shown to give rise to weak acid sites, which are involved in ion-exchange processes. The number of strong Brønsted sites can be controlled by the Al content of the layer silicate. The nickel loaded [Al,B]-BEA zeolites proved to be less active catalysts for the hydroconversion of alkanes, than the [Al]-BEA. The incorporation of boron resulted in a considerable selectivity shift towards isomerization. The different catalytic activities of the boron and aluminum-containing beta zeolites were ascribed to composition dependent adsorption properties of the samples. Micro/mesoporous aluminosilicate composite, comprising nanosize randomly orientated stacks of thin layers of MCM-22 zeolite and MCM-41 silicate was prepared. The composite has high surface area and shows higher hydrothermal stability than the pure MCM-41. The acid strength of bridged hydroxyls in [Fe]-MCM-22 tested by strong (NH3, pyridine) and weak base (N2) adsorptives was found to be weaker than the strength of the bridged hydroxyls in [Al]-MCM-22. The coordination state and redox behavior of iron were studied by Mössbauer spectroscopy. A relationship between the acidity of [Fe]-MCM-22 and the state of iron was ascertained.