模板剂法水热合成高硅铝比ZSM-5分子筛

以工业水玻璃和硫酸铝为主要原料,正丁胺为模板剂,利用水热法合成出了高硅铝比ZSM-5分子筛。考察了晶化时间、晶化温度、投料硅铝比、合成体系pH值以及模板剂用量等因素对晶化产物的影响。采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、低温氮气吸脱附、核磁共振、扫描电子显微镜等手段对合成样品进行了表征。结果表明:合成ZSM-5分子筛最适宜的条件为:晶化时间36h,晶化温度170℃,投料硅铝比200,合成体系的pH=11.0,模板剂加入量为模硅比0.2。在最适宜条件下合成得到的ZSM-5分子筛产物具有高的相对结晶度,BET比表面积为335m2/g,晶粒尺寸约为5μm×15μm,骨架硅铝比大于100。     

以纯天然矿物为硅铝原料水热合成ZSM-5分子筛

以纯化硅藻土和热活化高岭土为硅铝原料,在水热条件下一步合成纯相ZSM-5分子筛。考察分子筛合成参数对产物的影响,得到合成ZSM-5分子筛的适宜条件:硅藻土与高岭土质量比32∶1,晶化温度170℃,晶化时间48 h,合成体系pH=13. 0。采用XRD、SEM及N2吸附-脱附等对样品进行表征。结果表明,最适宜条件下合成的ZSM-5分子筛晶型完整,具有与工业ZSM-5分子筛相似的六棱柱形貌以及相近的总比表面积和总孔容。     

矿物及废灰渣合成Na-X分子筛研究进展

多孔Na-X分子筛比表面积大,离子交换能力强,常被应用于废水处理、气体吸附分离等领域,通常由硅、铝无机盐原料合成得到。粉煤灰、煤矸石、高岭土、油页岩、稻壳灰、甘蔗渣等矿物及废渣含有高含量的硅、铝元素,经过预处理可用于合成Na-X分子筛。本文综述了多种天然矿物和工业固体废料的组成及合成Na-X分子筛的最新研究进展,讨论了不同矿物和固体废料合成Na-X的活化工艺、晶化动力学及机理,重点分析了合成条件对矿物和固体废料合成Na-X的影响,包括硅铝比、晶化温度、晶化时间、阴阳离子、水硅比、碱灰比、超声条件和有机添加剂的影响。     

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。     

高岭土原位合成高硅铝比小晶粒NaY分子筛

以不同温度焙烧的苏州高岭土为原料,采用原位晶化法合成高硅铝比小晶粒NaY分子筛,考察晶种胶添加量、陈化温度、晶化温度和m(高土)∶m(偏土)对晶化过程和产物性质的影响。结果表明,m(高土)∶m(偏土)=1时,在晶种胶添加质量分数15%、陈化温度90℃和晶化温度100℃条件下,以普通高岭土为原料原位合成NaY样品的相对结晶度约为80%,骨架硅铝比(SiO2与Al2O3物质的量比)为6.4,平均粒径约500nm。调整原料中m(高土)∶m(偏土)可以控制原位晶化样品中的分子筛含量。以细化高岭土为原料合成的NaY分子筛(平均约445nm)粒径小于普通高岭土合成的样品。骨架硅铝比高于6.0的原位晶化样品的骨架坍塌温度高于950℃,具有很高的结构稳定性。     

高岭土微球原位合成纳米Y沸石

喷雾干燥成型的苏州高岭土经不同温度焙烧活化后在水热条件下原位晶化为纳米尺度的NaY沸石微球。采用X射线荧光光谱（XRF）分析合成前后微球的化学组成;采用X射线衍射光谱（XRD）表征微球的晶相组成;采用扫描电子显微镜（SEM）表征合成前后微球的形貌。考察了合成过程中投料硅铝物质的量比、晶种导向剂用量、碱量、体系水加入量和高岭土焙烧温度等条件对原位晶化合成的影响,并讨论了合成过程出现的问题,制备了纯相且生长完好的纳米尺度的Y沸石微球。     

粉煤灰为原料ZSM-5分子筛的制备及应用

利用低成本的原料生产高催化剂性能的分子筛一直是业界关注的焦点。将工业废物资源化利用与分子筛制备相结合,可达到一举两得的效果。以NaOH处理宁东能源化工基地粉煤灰,得到的硅铝凝胶作为ZSM-5分子筛合成原料的铝源和部分硅源。通过对NaOH用量考察,发现ZSM-5分子筛合成时不再需要额外添加NaOH。在硅铝凝胶中补充硅溶胶,并按比例加入模板剂(TPABr)和水即可合成ZSM-5分子筛。采用4水平9因素的均匀设计,考察晶化温度、晶化时间、模板剂及水用量等因素的影响。二次回归优化后,得出最佳合成条件。在晶化时间60 h、晶化温度190℃、TPABr用量5.4 g和水用量18 mL最佳条件下,对再次合成的ZSM-5分子筛进行表征,产品为长度(35～40)μm长条形纯净无杂晶的ZSM-5分子筛。并将制得的ZSM-5分子筛催化剂用于制备乙酸乙酯,在反应温度130℃、反应时间90 min、酸醇比1∶3和催化剂用量5%条件下,转化率最高为62%,产率为55%。     

动态条件下ZSM-12分子筛的合成

采用动态晶化法,系统考察了硅源、硅铝比、模板剂含量以及水含量对ZSM-12分子筛合成的影响,得到合成纯相ZSM-12分子筛的最佳条件为:硅溶胶为硅源,n(Si)/n(Al)=45~70,n(四乙基氢氧化铵,TEAOH)/n(SiO_2)=0.14,n(H2O)/n(SiO_2)=13。通过XRD、SEM、BET、NH3-TPD对所合成的产物进行了表征。体系中的硅铝比对所合成产物的晶相和晶化动力学有显著影响:当硅铝比(Si/Al摩尔比,下同)过低时,容易导致MFI和BEA结构的杂晶相的生成;硅铝比较高时,动态晶化比静态晶化更有利于提高分子筛的合成效率;体系中的n(TEAOH)/n(SiO_2)和n(H_2O)/n(SiO_2)会在很大程度上影响所合成产物的晶相和形貌。     

无溶剂快速合成ZSM-12分子筛

开发出一种无溶剂快速合成ZSM-12分子筛的方法。该方法分为两步。第一步是硅铝前体的制备：将正硅酸乙酯、铝酸钠、氟化钠、甲醇、水混合，在室温搅拌条件下反应3h后蒸干液体，得到硅铝前体。第二步是硅铝前体的晶化：将硅铝前体与晶种、四乙基氢氧化铵模板剂混合均匀后，移入反应釜中，在160℃条件下晶化24h得到ZSM-12分子筛产品。相比于已有的ZSM-12分子筛水热过程，无溶剂合成过程的晶化时间大大缩短。采用XRD、SEM、solid-state NMR、TG、FTIR等手段分析了硅铝前体的物化性质，跟踪了ZSM-12分子筛的晶化过程。结果表明，晶种的加入和硅铝前体中Si—O—Al键的提前构筑是ZSM-12分子筛快速晶化的原因。晶种为ZSM-12分子筛的生长提供表面，缩短诱导期；硅铝前体中Si—O—Al键的提前构筑促进结构重排，从而缩短生长期。     

高硅铝比NaY分子筛的合成

采用动态水热晶化法,利用工业原料不加模板剂直接合成高硅铝比的NaY分子筛,制备的NaY分子筛的硅铝物质的量比稳定在5.85~6.05,相对结晶度大于85%。考察了导向剂陈化时间及温度、体系碱度、预晶化温度及时间等对合成的NaY分子筛硅铝比和结晶度的影响,提出制备高硅NaY的最佳合成条件。     

以异丙胺为结构导向剂合成ZSM-5纳米棒

以异丙胺为结构导向剂既可以合成ZSM-23分子筛,也可以合成ZSM-5分子筛。在水玻璃-硫酸铝-浓硫酸-水-异丙胺体系中,存在ZSM-23与ZSM-5两种分子筛的晶相竞争,可以通过调变体系中异丙胺和碱量实现对最终产品晶相的控制,在低硅铝比和高碱量条件下成功制备了ZSM-5分子筛。XRD、SEM及N_2吸脱附测试结果表明,所得样品为棒状纳米ZSM-5分子筛,具有高结晶度和大的外表面积。     

NU-87分子筛的合成与表征

考察了n(Na_2O)∶n(SiO_2)、n(H_2O)∶n(SiO_2)、n(SiO_2)∶n(Al_2O_3)及晶化时间对NU-87分子筛合成的影响,优化了合成条件,以EU-1分子筛为异质晶种,合成出NU-87分子筛,缩短了晶化时间。利用XRD、FT-IR、SEM及N_2等温吸附-脱附等方法对NU-87分子筛进行表征。结果表明,高n(H_2O)∶n(SiO_2)和低n(Na_2O)∶n(SiO_2)有助于NU-87分子筛的生成,优选的n(Na_2O)∶n(SiO_2)=0.14～0.15、n(H_2O)∶n(SiO_2)=48～55、n(SiO_2)∶n(Al_2O_3)=50、55和60时均合成出NU-87分子筛。晶化时间对NU-87分子筛的合成影响较大,最优晶化时间为8天。采用非晶种法合成NU-87分子筛时,随投料n(SiO_2)∶n(Al_2O_3)增大,合成NU-87分子筛的n(SiO_2)∶n(Al_2O_3)增大,比表面积逐渐减小,孔容与平均孔径大小基本未发生变化,B酸、L酸及总酸量逐渐减少。采用异质晶种法合成NU-87分子筛时,所得分子筛的n(SiO_2)∶n(Al_2O_3)最小,但其比表面积、孔容、平均孔径及B酸、L酸和总酸量均显著增大。NU-87分子筛为矩形条板状。     

以高岭土和硅藻土为原料原位晶化合成NaY分子筛

利用不同比例的高岭土和硅藻土为原料通过原位晶化方法合成出了结晶度较高的NaY分子筛,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、N2吸附–脱附等测试手段对合成样品进行了表征。着重考察了m（高岭土）：m（硅藻土）（质量比,下同）为6：4和2：8两种比例下,晶化合成体系中n（SiO2）：n（Al2O3）（摩尔比,下同）、n（Na2O）：n（SiO2）和n（H2O）：n（Na2O）对原位晶化产物性能的影响。结果表明：在m（高岭土）：m（硅藻土）为6：4的合成体系中,随n（SiO2）：n（Al2O3）的增大,NaY分子筛的相对结晶度先增大后减小,增大体系的n（Na2O）：n（SiO2）和减小n（H2O）：n（Na2O）都有利于产品相对结晶度的提高;在m（高岭土）：m（硅藻土）为2：8的合成体系中,增大n（SiO2）：n（Al2O3）,NaY分子筛的相对结晶度先增大后减小,但增大n（Na2O）：n（SiO2）和减小n（H2O）：n（Na2O）,NaY分子筛的相对结晶度减小。     

高岭土微球离子热法原位合成SAPO-34分子筛

在季戊四醇和四乙基氯化铵低共融混合物中,采用离子热法将苏州高岭土为主要原料的微球原位晶化制备了SAPO-34分子筛微球。考察了晶化条件和晶化液对原位合成的影响。通过XRD和SEM等手段对合成的微球进行了表征。实验结果表明,在晶化温度为180 ℃下,晶化液物质的量比为n（二氧化硅）∶n（氧化铝）∶n（五氧化二磷）∶n［N-甲基咪唑（2-甲基咪唑）］∶n（氟化氢）∶n（水）=2.26∶1∶0.5∶0.66∶0.3∶26.4时,晶化20 h可以合成出SAPO-34分子筛微球。加入导向剂N-甲基咪唑和2-甲基咪唑有利于SAPO-34分子筛的合成。     

不同硅铝比ZSM-22分子筛的合成

采用静态水热合成法,以氢氧化钾为碱源,硅溶胶为硅源,1,6-己二胺为模板剂,考察了晶化温度[(423～443)K]、晶化时间[(12～72)h]和原料配比对合成ZSM-22分子筛的影响,优化了合成条件。结果表明,最佳合成条件为:晶化温度433 K、晶化时间48 h、n(Al2O3)∶n(SiO2)∶n(K2O)∶n(DAH)∶n(H2O)=0.11∶10∶1.3∶3.0∶400。在此基础上,通过碱度的调变,合成了较纯n(Al2O3)∶n(SiO2)=40～130的ZSM-22分子筛。     

超微ZSM-5分子筛的合成

将原料硫酸铝、硅酸钠以及模板剂按不同配比,在实验室采用常规加热温度和压力合成超微ZSM-5分子筛,采用静态苯吸附、XRD、SEM和IR等表征方法对所得样品进行表征,结果表明,合成的产品从晶体结构符合ZSM-5分子筛的典型结构,颗粒大小达到超微分子范围。     

用富含介孔的硅基材料合成微孔-介孔复合分子筛

以富含介孔的硅基材料为硅源,四乙基氢氧化铵为模板剂,NaAlO2为铝源,调节投料硅铝的摩尔比(n(SiO2)/n(Al2O3)),通过半固相原位合成法,制备了具有不同晶型的微孔-介孔复合分子筛。采用X射线衍射仪分析样品组成,扫描电镜观测样品晶体形态,使用容量吸附分析仪测量样品孔结构。结果表明,所得样品具有微孔-介孔复合结构,在较低硅铝摩尔比条件下(n(SiO2)/n(Al2O3)=20~50),产物主要为β微孔-介孔复合分子筛;硅铝摩尔比较高时(n(SiO2)/n(Al2O3)200),合成产物为ZSM-5微孔-介孔复合分子筛。     

ZSM-35沸石原位固相转化法合成过程控制

以乙二胺(EDA)为模板剂,采用原位固相转化法合成了ZSM-35沸石,并通过XRD对沸石晶化过程中的影响因素和晶化机理作了详细考察。结果表明,制备ZSM-35沸石适宜的硅铝摩尔比为21n(SiO2)/n(Al2O3)37;Na+与模板剂EDA协同作用,共同对ZSM-35沸石起着结构导向作用;延长晶化时间,ZSM-35沸石容易向ZSM-5沸石转晶,合成ZSM-35沸石合适的晶化时间为14～21 h。对晶化机理的考察表明ZSM-35沸石的合成过程具有固相机理的特征,并且由于ZSM-35沸石与ZSM-5沸石具有相同的次级结构单元,在晶化过程中容易发生转晶。     

ZSM-5/MOR共生分子筛的合成机理I——合成工艺对共生物相的影响

以偏硅酸钠和硫酸铝为原料,采用直接合成法合成了ZSM-5/丝光沸石(mordenite,MOR)共生分子筛。通过X射线衍射和扫描电镜分析了合成样品的物相、形貌以及合成溶液中钠、铝含量和干基硅氧摩尔比的变化对ZSM-5/MOR共生分子筛样品结晶度的影响。结果表明:合成的样品是ZSM-5含量为90.3%,MOR含量为9.7%组成的ZSM-5/MOR共生分子筛,其大部分颗粒呈椭圆形和梭形。当合成溶液中n(Na):n(Al)=6,n(SiO2):n(Al2O3)≥20和n(O):n(Si)≥2.536时,合成的共生分子筛结晶度最好。在此基础上,提出了钠离子作为结构导向剂的合成机理。