纳米ZSM-5分子筛的合成研究

相比于微米ZSM-5分子筛,纳米ZSM-5分子筛具有孔道短,酸量多,外表面积大,抗积炭失活等优势。通过添加分散介质、分散剂、矿化剂及晶种导向剂等手段抑或通过不同的合成方法,可以得到纳米ZSM-5分子筛。文章综述了纳米ZSM-5分子筛的合成影响因素及合成方法。     

三元孔道结构纳米ZSM-5分子筛团聚体的合成

采用正丁胺和ZSM-5晶种双模板体系水热合成了一系列ZSM-5分子筛,考察了晶种、正丁胺添加量和晶化条件对分子筛物理化学性能、孔道结构和形貌的影响。对所得分子筛分别进行X射线衍射（XRD）、氮气吸-脱附、扫描电子显微镜（SEM）表征分析。结果表明：分子筛为三元孔道结构的纳米ZSM-5分子筛团聚体,正丁胺和晶种在合成过程中具有协同作用。在正丁胺与二氧化硅物质的量比为0.26、晶种添加量为3%（质量分数）、在120 ℃晶化24 h后再在170 ℃晶化48 h条件下合成的分子筛总比表面积和外比表面积分别为364 m²/g和59 m²/g。     

无模板剂法合成ZSM-5分子筛的研究进展

由于模板剂在分子筛合成过程中会造成严重的环境污染,而且成本及耗能较高,因此如何以无模板剂法合成ZSM-5型分子筛成为业内人员的研究热点。对近年来无模板剂条件下合成ZSM-5分子筛的方法进行了综述,包括无添加法、晶种添加法和预晶化液添加法。同时对各方法合成小晶粒分子筛的优缺点进行了分析,并且对纳米级ZSM-5分子筛的合成方法进行了展望,认为预晶化液法是稳定的、低耗能低污染的合成纳米级ZSM-5分子筛的较好方法。最后指出,如何解决纳米分子筛合成过程中的聚集问题,是需要深入研究的课题。     

ZSM-5沸石分子筛脱硫脱氮机理及改性方法

综述了近年分子筛的脱硫脱氮机理及动力学,从表面酸性和孔结构两方面评述了ZSM-5分子筛的改性。重点综述了基于ZSM-5的杂原子分子筛、分子筛膜、纳米分子筛的研究动态和发展趋势,指出了研究应用中存在的问题以及今后的研究方向。     

ZSM-5分子筛膜合成条件对膜脱硫性能的影响

采用正交实验,考察了ZSM-5分子筛膜制备过程中合成液碱量、硅铝比、模板剂用量对成膜的影响,并采用单组分模拟汽油进行脱硫实验。从脱硫效果看,得出了用于脱除噻吩和苯并噻吩各自的最佳合成液配比。按最佳配比制备出两膜,用XRD、SEM对膜进行表征,确定了所合成的膜为ZSM-5分子筛膜,并估算出两膜的孔径分别为0.58 nm、0.64 nm。结果表明,合成液配比主要影响膜的孔径大小,从而影响着ZSM-5分子筛膜的分子筛分性能,最后指出当ZSM-5分子筛膜的孔径略小于硫化物分子动力学直径时,脱硫效果最佳。     

载铜ZSM-5分子筛膜脱除硫醇性能

采用-次水热合成法,制得ZSM-5分子筛膜,用XRD和扫描电镜对膜的物理及化学结构进行了分析表征.所制得的膜用于正己烷中硫醇的脱除,研究了不同膜通量、负载离子浓度和料液温度对膜性能的影响.结果表明:渗透通量大,对硫醇的脱除不利;铜离子的引入大大提高了分子筛膜管的截留性能,但负载铜离子过高会降低模拟汽油的通量;操作温度升高,渗透通量增加,膜对硫醇的脱除率下降.     

协同导向法合成ZSM-5/ZSM-11共生分子筛

使用四丁基铵(TBA~+)模板剂和Beta分子筛作晶种协同导向合成ZSM-5/ZSM-11共生分子筛。Beta分子筛晶种的加入扩大了ZSM-5/ZSM-11分子筛的合成相区,抑制了丝光沸石杂相的生成。研究了合成条件对共生结构中ZSM-5、ZSM-11的含量及分子筛晶体形貌的影响,发现相同条件下晶种添加量越大、合成碱度越小、投料硅铝比越高,共生结构中ZSM-11的含量越高,分子筛的晶粒尺寸越小。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、N_2物理吸附(BET)、~(27)Al魔角旋转固体核磁(MAS-NMR)、NH_3程序升温脱附(NH_3-TPD)等对样品进行表征,发现ZSM-5/ZSM-11共生分子筛具有高的结晶度、丰富的孔结构、优良的Al的配位状态和强酸性,是具有潜在应用价值的优良催化剂。     

纳米ZSM-5沸石分子筛合成的影响因素综述

纳米ZSM-5沸石分子筛作为一种新催化材料日益受到人们的关注,综述了影响其合成的各种因素:分散剂、矿化剂、导向剂、碱金属离子、合成工艺等,影响因素多且各因素互相影响。要合成超细的ZSM-5纳米沸石,必须系统地考察各合成条件和合成参数之间的影响,并通过实验优化各个合成参数。     

负载镉离子ZSM-5分子筛膜脱硫性能的研究

采用二次水热合成法制备出硅铝比为100的ZSM-5分子筛膜,用于脱除模拟汽油中的噻吩类硫化物。用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对改性后的分子筛膜进行表征。考察了脱硫次数对脱硫效果的影响,测试了膜稳定脱硫时间,并进行再生实验。结果表明,经过Cd~(2+)改性的ZSM-5分子筛膜的骨架和形貌未发生改变,负载Cd~(2+)浓度为0.2 mol/L时,膜脱除噻吩类硫化物效果最佳,负载Cd~(2+)浓度为0.3 mol/L时,脱硫过程中分子筛膜出现堵塞情况。经0.2 mol/L Cd~(2+)改性过的ZSM-5分子筛膜两次脱硫后,噻吩的脱硫率可以达到81%,苯并噻吩的脱除率可以达到85%,稳定脱硫能持续32 h,再生后的膜脱硫效果良好。     

硅藻土为原料原位晶化合成ZSM-5分子筛

以硅藻土为原料,采用原位晶化方法合成ZSM-5分子筛,考察了晶化时间、水硅比、模板剂用量等因素对合成分子筛的影响。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重(TG)手段对所合成的样品进行了表征。得出了最适宜的合成条件:晶化温度170℃,晶化时间为72 h,水硅比为n(H_2O):n(SiO_2)=45~96,模板剂用量为n(模板剂):n(Al_2O_3)=12~20。该法合成的ZSM-5分子筛具有较高的相对结晶度,具有较小的粒径且分布均一,粒径为400~500 nm。     

浸涂晶种法合成ZSM-5分子筛膜及气体渗透性能研究

采用操作简单,方便易行的浸涂法,在多孔α-A12O3载体表面种上晶种,再水热合成出渗透率较大的ZSM-5沸石分子筛膜.用XRD,SEM和H2,N2,CO2和CH4等气体渗透对ZSM-5沸石分子筛膜进行了表征.XRD分析表明,陶瓷基质表面的膜层是ZSM-5沸石晶相,SEM结果显示合成的沸石膜层是一层连续的多晶层,厚度约10μm.在室温,0.1MPa下对H2,N2,CO2和CH4的渗透率分别为4.76×10-6,1.36×10-6,2.07×10-6和1.80×10-6mol·m2·s-1·Pa-1,H2/N2,H2/CO2,H2/CH4的理想分离因子分别为3.50,2.30,2.64.     

ZSM-5分子筛膜的形成过程及其影响因素

采用打磨法在多孔-αAl2O3载体上引入尺寸为100 nm的分子筛晶种,再用水热法合成了ZSM-5分子筛膜。考察了合成液中硅铝比、水硅比和碱度等对成膜的影响,并对合成的膜进行SEM、XRD表征。结果表明,在反应液配比为n(SiO2)∶n(Al2O3)∶n(Na2O)∶n(NBA)∶n(H2O)=100.0∶1.0∶9.0∶20.0∶3 000.0时,合成分子筛膜最好,膜厚约为11μm。并通过不同时间下的膜的SEM图表征膜的成膜过程,成膜主要是液相机制起作用,即存在于溶液中硅酸根和铝酸根离子在晶种的表面上缩聚使晶体长大。     

无模板剂合成ZSM-5分子筛及其催化性能

采用水热合成法制备了无模板剂ZSM-5分子筛,考察了制备工艺对无模板剂ZSM-5分子筛结构的影响,并用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、傅立叶变换-红外光谱(FT-IR)和N2低温吸附(BET)等方法对合成产物的物相、形貌和酸性等进行了表征。结果表明,在140℃晶化24 h,可制得性能较好的无模板剂ZSM-5分子筛,其相对结晶度为151%,具有较大的比表面积、适中的酸强度和较高的热稳定性,在催化甲醇制丙烯(MTP)单程反应中,甲醇转化率为100%,丙烯选择性为39.5%。     

模板剂在ZSM-5分子筛合成中的应用

分析了模板剂在合成ZSM-5分子筛中的作用机理,在总结常用ZSM-5分子筛模板剂的基础上,系统阐述了模板剂对ZSM-5分子筛的粒径大小、结晶度和晶体形态的影响,最后探讨了混合模板剂在ZSM-5分子筛合成中的应用。     

Synthesis of ZSM-5 Membrane on the Anodized Alumina by Adding Promoter Ions

Adding promoter ions (e.g., NO–3 and PO3–4) can shorten hydrothermal synthesis time for continuous ZSM-5 layers on the anodized alumina from several ten hours to several hours. The anodized alumina, using as a support and a source of aluminum in the preparation of ZSM-5 crystals, was placed vertically in Teflon-lined stainless-steel autoclaves with a high H2O/SiO2 ratio aqueous solution. The results showed that a layer of well-intergrown ZSM-5 crystals was formed on anodized alumina and the adhesion between zeolite and anodized alumina was excellent. The morphology and crystallization of the ZSM-5 zeolite membrane were characterized by using SEM and XRD.     

蒸汽相传输法合成高硅铝比ZSM-5沸石分子筛

沸石分子筛在石油化工、卷烟烟气减害领域有较好的应用前景。以蒸气相传输法(VPT)合成高硅ZSM-5沸石,通过X射线衍射(XRD),红外光谱(FT-IR),扫描电镜(SEM),低温氮吸附,29Si固体核磁共振(MAS NMR)等研究了含ZSM-5晶种的Na_2O-SiO_2-Al_2O_3干胶(DG)在乙胺/水混合蒸气相中的结晶行为。结果表明,在乙胺/水混合蒸气中以VPT法可合成结晶度较高、晶体形貌理想的高硅ZSM-5沸石。对比水热合成法,蒸汽相传输合成法具有模板剂使用量少,晶化时间短,产物收率高的优势。     

低成本合成介孔ZSM-5沸石及其负载CoMo催化剂的加氢脱硫活性

以廉价的水玻璃、硫酸铝为原料,以阳离子聚季铵盐为介观尺度模板剂,通过水热合成方法制备了较高结晶度的介孔ZSM-5沸石(MZSM-5)。采用等体积浸渍法制备MZSM-5负载CoMo金属硫化物催化剂(CoMo/MZSM-5),考察了其对4,6-二甲基二苯并噻吩加氢脱硫活性。与传统的γ-Al2O3负载的CoMo(CoMo/γ-Al2O3)催化剂相比,CoMo/MZSM-5表现出更高的加氢脱硫活性。     

ZSM-5沸石分子筛吸附模拟含铬废水的研究

本论文以正硅酸乙酯为硅源、偏铝酸钠为铝源、四丙基氢氧化铵为模板剂,利用水热合成法制备ZSM-5沸石分子筛并将其应用到吸附水中六价铬的研究,考察了吸附时间、铬酸钾溶液pH值、吸附剂用量、吸附温度对吸附效果的影响。结果表明,最佳吸附条件是:吸附剂的使用量为0.5g,铬酸钾溶液pH值为5,吸附时间为60 min,吸附温度为30℃,此时,六价铬的去除率最高,达到了93.46%。     

纳米Zn/HZSM-5分子筛催化丙烷芳构化

采用低温老化、高温晶化两步法在Na2O-Al2O3-SiO2-四丙基氢氧化铵(TPAOH)-H2O体系中水热合成了纳米ZSM-5分子筛。用BET、N2吸/脱附曲线和NH3-TPD等手段对负载Zn的纳米HZSM-5分子筛结构和酸性进行了表征。结果表明,与微米Zn/HZSM-5分子筛催化剂相比,所制备的纳米Zn/HZSM-5催化剂比表面积明显增大,总酸量和弱酸量增加;在丙烷芳构化反应中,纳米Zn/HZSM-5分子筛具有更佳的催化活性、稳定性和芳烃选择性。