ZSM-5分子筛合成的研究

沸石分子筛是结晶铝硅酸金属盐的一类水合物。它是具有多孔的晶体,其优异的特点是有许多一定大小的空穴与规则的孔道,空穴之间由许多直径相同的孔连接,可把比其孔大的分子排斥掉,即选择性吸附,并具有高的热稳定性和选择性,人工合成的分子筛比原来无定形的硅铝催化剂有更优越的性能,本实验采用的是水热法合成ZSM-5沸石分子筛。     

不锈钢表面ZSM-5分子筛膜的水热合成

沸石／金属复合膜材料由于具有诸多良好的性能,已显示出广阔的应用前景。利用水热法在不锈钢表面制备了ZSM-5分子筛膜,并考察了焙烧过程对膜基结合力的影响。通过划痕实验和扫描电镜分析,证明焙烧过程可使ZSM-5分子筛膜与不锈钢基体之间的膜基结合力显著增加。     

ZSM-5分子筛介孔的构筑

在微孔结构的ZSM-5沸石分子筛中构筑介孔,可以有效地解决ZSM-5分子筛在催化反应过程中的扩散传质和催化剂失活问题.重点阐述了在初始的合成体系中加入炭黑、介孔碳、表面活性剂等作为模板剂来构筑含介孔结构的ZSM-5和利用碱液或酸液对已合成的微孔的ZSM-5进行后处理来构筑介孔,并对含有介孔结构的ZSM-5的性质和相关的应用做了评价和展望.     

中空ZSM-5分子筛微球及其吸附与催化性能

首先利用聚乙二醇作为软模板合成出具有一定介孔结构的ZSM-5分子筛微球, 再通过快速可控碱刻蚀的方法, 成功制备出尺寸均一的中空分子筛微球。利用X射线衍射(XRD)、氮气吸附等温线分析(N₂ isotherm)、扫描和透射电子显微镜(SEM, TEM)对所制备的中空分子筛微球进行了表征, 并研究了中空分子筛微球对有机物废水的吸附性能和对大分子的催化裂解性能。结果表明, 刻蚀后分子筛结晶度略有下降, 但是介孔度和孔体积明显提升。中空分子筛微球外径在600 nm, 壳层厚度在100 nm左右。此外, 该中空结构不仅对苯等有机分子具有吸附富集作用, 其饱和吸附量几乎达到了常规分子筛微球的3倍, 并且六次循环使用后的吸附容量依然保持基本不变, 显示出较高的吸附容量和循环使用稳定性。在异丙苯和三异丙苯裂解反应中中空分子筛微球也显示出较高的催化活性。     

ZSM-5分子筛膜的一次水热法合成及工艺探索

以四丙基氢氧化铵(TPAOH)为模板剂在自制的硅酸盐陶瓷支撑体上利用原位水热法一次合成了ZSM-5分子筛膜.讨论了影响合成分子筛膜的因素(碱度、晶化时间以及模板剂的用量),确定了最佳合成配比和晶化时间.利用X射线粉末衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对合成的粉末及膜进行了晶相分析和膜表面形貌表征,用N2对经过多次焙烧后的分子筛膜进行了渗透性能恻试.     

水热法制备ZSM-5分子筛的专利技术分析

ZSM-5分子筛的制备方法主要以水热法为主,本文系统分析了水热法制备ZSM-5分子筛的技术路线演进,梳理了该领域技术发展的专利技术,体现了发展趋势等规律,为水热法制备ZSM-5分子筛过程中各参数的调节等相关研究提供参考和方向。     

利用铝灰和微硅粉制备4A分子筛的研究

铝灰和微硅粉分别是铸造铝和硅铁合金冶炼过程中产生的固体废弃物,含有丰富的氧化铝和氧化硅,为了符合国家环保要求以及资源再生化利用,通过从铝灰和微硅粉中提取氧化铝、氧化硅,并以此为原料制备4A分子筛。通过水热法探究最佳工艺条件,制备出了符合国家行业标准的4A分子筛,并对其分别进行了XRD、FTIR、SEM及BET表征,测定了钙离子交换能力。结果表明：在硅铝比(n(SiO₂)/n(Al₂O₃))2.0、碱度(n(Na₂O)/n(Al₂O₃))2.5、晶化温度100℃、晶化时间10 h的条件下制备的4A分子筛具有清晰的、均匀的立方晶型结构及良好的钙离子交换能力(362 mg CaCO₃/g),可用作洗涤助剂,为固体废弃物的资源化利用提供了新思路。     

ZSM-5沸石分子筛的高压吸附储氢特性

研究了ZSM-5沸石分子筛对氢的超临界吸附特性．结果表明,在77K／5MPa、195K／7MPa、293K／7MPa条件下,ZSM-5沸石分子筛的储氢质量分数分别为1．97％、0．65％和0．4％．用Clausius-Clapeyron方程求得的等量吸附热（3．8kJ／mol）与吸附量无关,表明该分子筛是一种表面势场均匀的吸附剂．将表面过剩吸附理论与描述Ⅰ型等温线的诸理论模型结合,分析了超临界吸附等温线,发现基于Toth方程的等温线模型在整个实验范围内与实验数据吻合较好,由该模型计算出的氢吸附相密度在77K达到55．6kg／m^3．根据回归参数讨论了超临界条件下氢在微孔沸石分子筛中的吸附机理,确认了氢在微孔沸石分子筛中的吸附为物理吸附．     

偏高岭土水热合成高硅SAPO-5分子筛及其表征

以具有一定活性的偏高岭土兼作铝源与硅源,正磷酸作磷源,三乙醇胺和十六烷基三甲基溴化铵为复合模板剂,采用分段晶化的方法水热合成了高硅磷酸硅铝分子筛(SAPO-5). 利用X射线衍射分析（XRD）、红外光谱分析（FTIR）、扫描电镜(SEM)、²⁹Si, ²⁷Al MAS-NMR (固态核磁共振)、X光电能谱(XPS),吸附氨的程序升温脱附（NH₃-TPD）等手段对产物进行了表征. 研究结果表明:采用十六烷基三甲基溴化铵复合三乙醇胺作模板剂,可以促进SAPO-5晶体产物的形成,其产物形貌为尺寸大约20μm×5μm×5μm的规则柱状晶体. IR、MAS NMR及XPS分析表明,反应后结构中的Si、Al的配位环境发生了较大的变化,形成了较多Al(OP)₄及Si(AlO)₄两种四配位结构,其Si/Al为0.56. 产物分子筛中的总酸量为0.578mmol/g,中强酸与弱酸比例为0.684.     

固相微萃取涂层材料多孔聚二乙烯基苯微球的合成

以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂、二乙烯基苯(DVB-80)为单体、二氯甲烷-甲苯为二元致孔剂,采用沉淀聚合法制备单分散多孔聚二乙烯基苯微球(PDVB),用作固相微萃取涂层材料。扫描电镜表明,合成的聚合物微球球形规整、粒径均匀,数均粒径3.00μm,粒径多分散指数为1.03;氮气吸附测试表明,微球呈现多孔性,Langmuir比表面积为667m~2/g;热重分析表明,微球具有良好的热稳定性。采用此方法合成的多孔PDVB微球适合用作固相微萃取涂层材料。     

二次生长法中ZSM-5型沸石分子筛膜合成规律的研究

采用正交试验法,考察了ZSM-5沸石膜合成过程中,制膜液碱量、膜板剂的用量、晶种的引入方式等对成膜的影响;确定了采用浸涂法引入晶种,晶化液摩尔组成为n(Na2O)∶n(Al2O3)∶n(SiO2)∶n(TPABr)∶n(H2O)=15∶1∶100∶20∶10 000,在180℃,晶化48 h,可在多孔α-Al2O3陶瓷管支撑体外表面合成了ZSM-5沸石分子筛膜.用XRD,SEM和单组分气体的渗透对膜进行了表征.结果表明,所合成的沸石膜是典型的ZSM-5沸石膜,膜表面晶粒生长发育较完整,排列紧密,无较大裂缺;H2,N2在膜内的渗透率分别为4.51×10-6,1.34×10-6mol/(m2.s.Pa);膜的H2/N2理想分离因数为3.37.     

饱和ATP为原料合成多级孔ZSM-5沸石分子筛的制备与表征

研究以饱和ATP吸附材料为合成沸石分子筛的硅源,采用双模板法,用四丙基氢氧化铵(TPAOH)为微孔模板剂和十六烷基三甲基溴化烷(CTAB)为介孔模板剂直接合成多级孔ZSM-5沸石分子筛,通过XRD、SE M、比表面积及孔径分析仪进行N_2吸附-脱附等手段对多级孔ZSM-5沸石分子筛表征测试分析。结果表明:饱和ATP吸附材料在180℃下,水热提纯12 h获得硅源,再加入TPAOH和CTAB进行初始凝胶反应,后移入水热反应釜中,控温180℃,水热晶化反应15 h,即得多级孔ZSM-5沸石分子筛。     

ZSM-5分子筛膜/多孔SiSiC陶瓷复合孔结构微反应器的制备

以生物形态多孔SiSiC陶瓷为载体,采用原位水热法在多孔陶瓷微孔道内壁形成了一层2～5μm厚的b轴取向生长的ZSM－5分子筛膜. 利用XRD、SEM EDX、BET分析对复合材料的相组成、微观结构和比表面积进行了表征,研究了水热晶化时间、载体预处理对原位合成分子筛膜的影响. 结果表明,随晶化时间从5h增加到15h,从不连续的单层膜演变到～5μm厚的b轴取向的连续致密多层膜,该膜层是由粒径在1μm左右的ZSM-5分子筛颗粒堆积交联而成. 载体表面Si-OH浓度越高,分子筛膜和载体的结合力越强,但是较难控制分子筛膜的定向生长. ZSM-5/SiSiC复合孔结构材料的微孔体积为0.015cm3/g,BET面积为42.8m2/g,而相应的分子筛负载量为8.6%.     

基于双模板剂B-EU-1/ZSM-5复合分子筛的合成与表征

首次在Na2O-SiO2-Al2O3-TPABr(四丙基溴化铵)-HMBr2(溴化六甲双铵)-H2O合成体系中,以溴化六甲双铵(HMBr2)和四丙基溴化铵(TPABr)为双模板剂,采用一步晶化法合成了具有微-微孔道结构的B-EU-1/ZSM-5复合分子筛,并通过XRD,FT-IR,SEM等手段对合成样品的物性进行表征;分析发现合成的复合分子筛同时具有ZSM-5和EU-1的特征衍射峰,结晶度较好,是两种晶相相互作用的分子分散晶相材料;通过合成条件的探究,发现复合分子筛的生长过程与两种模板剂的比例有关,在0.2n(四丙基溴化铵)/n(溴化六甲双铵)0.5的范围内是复合分子筛适宜的生长环境,得到合成的最佳条件为:n(四丙基溴化铵)/n(溴化六甲双铵)=0.4,晶化时间72h。     

一步合成核壳结构ZSM-5/EU-1复合分子筛及其表征

在添加适量柠檬酸的条件下采用双模板剂一步法, 一次晶化合成ZSM-5/EU-1核壳共生复合分子筛, 对其物理化学性质进行表征, 结果显示: 核壳分子筛中存在ZSM-5和EU-1两种分子筛晶相, 且EU-1分子筛在ZSM-5分子筛表面缺陷处外延生长; 复合以后核壳分子筛为微孔-介孔多级孔道结构, 且其微孔孔径达到0.94 nm; 相比于单一分子筛, 核壳分子筛的强酸量相对提高, 酸性质有所改善。通过对柠檬酸加入量、晶化时间影响因素的分析, 得到合成核壳共生结构的最佳条件为: n(citrate)/n(Al₂O₃)=0.8~1.2, 晶化时间为72~96 h, 并推测核壳分子筛可能的生长过程。     

热处理ZSM-5制备微孔-介孔双孔分子筛

对商品化ZSM-5分子筛进行热处理制得了微孔-介孔双孔分子筛,微孔和介孔的结构特征由热处理工艺决定.其中在1000℃的空气中热处理2h的样品,介孔部分对比表面积的贡献已接近微孔部分对比表面积的贡献.这种双孔分子筛有很窄的介孔孔分布和较高的结晶度.     

对NaZSM-5分子筛盐酸改性制备TiO2/ZSM-5光催化剂

用盐酸改性处理NaZSM-5得到HZSM-5分子筛载体,再用溶胶-凝胶法在NaZSM-5和HZSM-5表面合成TiO_2前驱体,将其煅烧制备出TiO_2/ZSM-5负载型光催化剂。分别用扫描电镜、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱和BET氮吸附对光催化剂的表面形貌、晶相结构和比表面积进行表征,研究了NaZSM-5分子筛盐酸改性对TiO_2/ZSM-5光催化剂的影响。结果表明,盐酸改性对NaZSM-5分子筛骨架结构的影响不大,但是使其结晶度有所降低。负载后TiO_2的晶粒尺寸明显减小,TiO_2/ZSM-5光催化剂的比表面积比纯TiO_2有较大增长。对NaZSM-5分子筛盐酸改性提高了TiO_2/ZSM-5对甲基橙的吸附和光催化降解能力。重复使用四次后,TiO_2/ZSM-5光催化剂的光催化降解率下降为初次使用时的82.4%。     

钛硅分子筛的合成及表征进展

本文对钛硅分子筛的合成影响因素和性质表征结果进行了分析总结。     

双模板剂B-EU-1/ZSM-5复合分子筛的快速合成及催化应用

以不同氢氧化物做碱源合成B-EU-1/ZSM-5复合分子筛, 并比较各平衡阳离子的结构导向作用及其形貌特征, 发现钠离子的导向作用最强, 且合成复合分子筛的表面较光滑、无明显晶面界限。对合成样品进行了TG-DTG、N₂吸附-脱附和NH₃-TPD分析。结果表明: 双模板剂一步法合成的复合分子筛模板剂脱除的失重率为5.67%, 小于机械复合分子筛的失重率7.31%, 复合分子筛的比表面积、孔容和微孔平均孔径均有所增大, 同时其酸强度、酸量都增大, 有利于二甲苯优先从复合分子筛的孔道结构中扩散出来。将分子筛应用于甲醇转化制二甲苯催化反应, 结果显示, 双模板剂一步法合成的复合分子筛催化产物油相中芳烃的选择性最高达到66.72%, 芳烃中二甲苯的含量为46.15%, 二甲苯中对二甲苯的含量达到30.75%。这是由于B-EU-1/ZSM-5催化剂的特殊孔道结构具备择形效应, 使得分子动力学直径较小的二甲苯分子优先从其孔道中扩散出来。     

固相法合成氟化石墨

在４５０℃，０．５ＭＰａ的Ｎ２中，固态聚四氟乙烯与石墨（粒度〈４０μｍ，含碳〉９９．７％）合成反应制得灰白色氟化石墨，其真密度为２．５０Ｍｇ．ｍ＾－３，电阻率为２．８５ｋΩ．ｃｍ，在波数１２１９ｃｍ＾－１和１５３０ｃｍ＾－１处有Ｆ－Ｃ供价键红外光谱吸收峰，这些特征与“气相法”合成的氟化石墨一致，“固相法”新工艺方法简单，安全，成本低，无需剧毒单质氟气作为主要原料。