GO用量对多级孔分子筛种类及吸附性能影响

以凹凸棒石为硅源,四丙基氢氧化铵(TPAOH)和氧化石墨烯(GO)为模板剂,一步法合成多级孔分子筛,研究GO用量对分子筛种类、孔道结构及吸附性能的影响。通过X射线衍射分析(XRD),扫描电镜(SEM),比表面积及孔径分析仪(BET)表征合成产物种类、形貌和孔道结构。结果表明:GO用量在5-45 mg,形成了ZSM-11分子筛;当GO用量大于50 mg时,趋于ZSM-5分子筛,大于70 mg时,则破坏了分子筛晶体结构。而当GO用量为50 mg,形成的多级孔ZSM-5分子筛符合准二级动力学方程,比表面积为348.68 m~2/g,介孔占比为46%,对亚甲基蓝(MB)溶液吸附效率最高为95.12%。     

活化凹凸棒石对多级孔分子筛合成种类和孔道结构的影响EI北大核心CSCD

采用不同方法活化的凹凸棒石为前驱体,在模板剂四乙基氢氧化铵(TEAOH)作用下一步法合成多级孔分子筛。研究不同硅铝比条件下活化凹凸棒石对分子筛合成种类和孔道层次结构的影响。结果表明:不同活化凹凸棒石作为前驱体合成的分子筛种类存在差异;XRD结果显示:当以碱焙烧酸微波凹凸棒石(HM-NC-ATP)、酸微波凹凸棒石(HM-ATP)和酸水热凹凸棒石(HH-ATP)为前驱体时,相同条件下分别获得ZSM-5,ZSM-12和ZSM-11分子筛,且硅铝比不同导致合成产物的形貌和孔道结构不一。此外,以HM-NC-ATP,HH-ATP为前驱体,合成产物孔道层次结构因子(HF)与硅铝比变化呈线性相关;HM-ATP为前驱体时,合成产物的孔道层次因子HF值最小,约为0.105,说明此时有利于介孔孔道构筑。     

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。     

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。     

载铂多级孔ZSM-5分子筛用于邻二甲苯的“吸附-催化燃烧”循环脱除

首先利用F127作为软模板, 采用蒸汽辅助晶化法合成出具有一定介孔结构的多级孔ZSM-5分子筛, 然后采用等体积浸渍法负载铂, 成功制备了载铂的多级孔ZSM-5分子筛催化剂。利用X射线衍射(XRD)、氮气吸附等温线(N₂ isotherm)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对制备的催化剂进行了表征, 并将催化剂用于邻二甲苯的吸附和催化燃烧反应, 最后考察了催化剂“吸附-催化燃烧”循环脱除邻二甲苯的性能。结果表明, 与传统ZSM-5分子筛相比, 多级孔ZSM-5分子筛结晶度略有下降, 但是介孔度和孔体积明显提升。介孔结构与微孔结构并存, 极大提升了多级孔ZSM-5分子筛对邻二甲苯的吸附能力, 其饱和吸附量达到了传统ZSM-5分子筛的约8倍。此外, 介孔结构的存在提高了铂的分散度, 使得载铂多级孔ZSM-5分子筛具有最佳的催化燃烧邻二甲苯性能, 三次“吸附-催化燃烧”循环使用后的吸附容量依然基本保持不变, 并且在催化燃烧过程中无二次污染物生成, 具有较高的吸附容量和循环使用稳定性。     

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。     

载铂多级孔ZSM-5分子筛用于邻二甲苯的“吸附?催化燃烧”循环脱除

首先利用F127作为软模板,采用蒸汽辅助晶化法合成出具有一定介孔结构的多级孔ZSM-5分子筛,然后采用等体积浸渍法负载铂,成功制备了载铂的多级孔ZSM-5分子筛催化剂。利用X射线衍射(XRD)、氮气吸附等温线(N2 isotherm)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对制备的催化剂进行了表征,并将催化剂用于邻二甲苯的吸附和催化燃烧反应,最后考察了催化剂"吸附-催化燃烧"循环脱除邻二甲苯的性能。结果表明,与传统ZSM-5分子筛相比,多级孔ZSM-5分子筛结晶度略有下降,但是介孔度和孔体积明显提升。介孔结构与微孔结构并存,极大提升了多级孔ZSM-5分子筛对邻二甲苯的吸附能力,其饱和吸附量达到了传统ZSM-5分子筛的约8倍。此外,介孔结构的存在提高了铂的分散度,使得载铂多级孔ZSM-5分子筛具有最佳的催化燃烧邻二甲苯性能,三次"吸附?催化燃烧"循环使用后的吸附容量依然基本保持不变,并且在催化燃烧过程中无二次污染物生成,具有较高的吸附容量和循环使用稳定性。     

具有多级孔结构的丝光沸石的合成与性能研究

以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为模板剂, 在不添加晶种和有机共溶剂的情况下采用简单的一步水热合成法制备了含有2~4 nm介孔的多级孔纳米丝光沸石。 通过改变 CTAB引入量可以调节所得多级孔丝光沸石样品的外比表面积以及介孔孔容, 最大外比表面积和介孔孔容可分别达到191 m²/g和0.17 cm³/g。均三甲苯在丝光沸石样品上的吸附行为表明, 微孔丝光沸石仅能吸附少量的吸附质, 而多级孔丝光沸石吸附量较大, 并呈现出IV型等温线的特征, 展示出多级孔丝光沸石中介孔的特征。以均三甲苯与苄基氯的苄基化反应来考察多级孔丝光的催化性能。相比于传统微孔丝光沸石, 苄基化反应在多级孔丝光沸石的转化率提高了近7倍, 反应的表观速率常数提高了近19倍。这是由于多级孔丝光沸石较高的外表面积和介孔孔容可以有效地改善大分子反应物的可接近性和产物的传质速率, 从而提高了大分子催化反应的效率。     

短时间室温合成介孔分子筛MCM-48

以正硅酸乙酯（TEOS）为硅源、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为模板剂在碱性介质中室温合成了介孔分子筛MCM-48，考察了模板剂用量、pH值、乙醇以及水的用量等条件对分子筛合成的影响。利用IR、XRD、SEM等手段对产物进行了表征。结果表明：在室温条件下pH=11．8，20min合成孔道结构规整的介孔分子筛MCM-48，其最佳配比为：n（TEOS）：n（CTAB）：n（EG）：n（H2O）=1：0．3：27：261。     

以聚乙二醇为模板凝胶转化制备介孔ZSM-5沸石及其催化性能

以聚乙二醇为介孔导向剂, 通过凝胶转化制备了介孔ZSM-5沸石。研究表明, 在TPA⁺/SiO₂=0.1时经过9~15 h溶剂挥发制得的凝胶, 在160℃处理24 h可得到介孔ZSM-5沸石; 挥发时间太短或太长会得到纯的ZSM-5沸石或介孔材料, 说明在凝胶的制备过程中, 通过控制溶剂的挥发程度, 既可为沸石生长过程提供所需的水分, 又能避免沸石晶体形成过程中无定型相的产生, 从而在较低的TPA⁺浓度下获得介孔ZSM-5沸石。与传统的ZSM-5沸石相比, 利用该方法制备的介孔ZSM-5沸石不仅具有微孔/介孔多级孔结构, 同时具有沸石材料较强的酸性、较高的水热稳定性和择形催化性能, 使其在苯甲醛与正丁醇的大分子醇醛缩聚反应中能有效地克服传统沸石孔径限制的缺点, 收率高达42.4%。     

酸碱复合处理制备多级孔ZSM-5分子筛及其甲醇制汽油反应性能

以商业ZSM-5分子筛为原料, 分别采用碱处理和酸碱复合处理法制备了多级孔ZSM-5分子筛。利用XRD、FT-IR、SEM、TEM以及氮气吸-脱附等手段对样品进行了表征, 并评价了样品的MTG反应性能。结果表明: 利用单纯碱处理或酸碱复合处理商业ZSM-5分子筛均可制备晶体内富含介孔和大孔的多级孔ZSM-5分子筛。与商业ZSM-5原料相比, 多级孔ZSM-5分子筛催化剂的介孔比表面积、介孔孔容以及酸性位“可接近性指数”等显著增加, 酸量明显减少, 酸强度降低。催化评价结果显示, 多级孔ZSM-5分子筛催化剂在大幅提高汽油产品收率、延长使用寿命的同时降低了芳烃收率。与碱处理样品相比, 酸处理能够进一步调节样品的酸性质和孔结构, 因此酸碱复合处理所得多级孔ZSM-5分子筛催化剂的物化性质和催化性能得以进一步提升。     

中空介孔SiO2的合成及其对CrⅥ的吸附

以3-氨基苯酚/甲醛(AF)树脂为软模板、正硅酸乙酯(TEOS)为硅源、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为制孔剂,采用一锅溶胶-凝胶法制备中空介孔二氧化硅(HMS)微球。通过改变反应温度对软模板AF树脂的结构以及TEOS的水解速率进行调控,制备多形貌SiO₂微球。使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、N₂吸附-脱附比表面积分析(BET)及傅里叶变换红外光谱(FTIR)等手段对制得的SiO₂微球进行表征。结果表明,随着反应温度从0℃提高到100℃,制备的SiO₂微球分别为实心微球、蛋黄壳空心球、单层壳空心球和破碎实心球等。其中具有蛋黄壳结构的HMS微球具有较大的比表面积和孔体积,比表面积可达513 m²/g,孔体积达0.432 cm³/g,孔径均匀达3.66 nm。将在30℃下制得的具有蛋黄壳结构的HMS微球表面进行接枝聚丙烯腈并偕胺肟化的改性制备蛋黄壳HMS接枝聚偕胺肟(HMS-g-PAO)。将HMS-g-PAO用于对水中Cr^Ⅵ的吸附,在pH = 2时HMS-g-PAO粒子对100 mg/mL的重铬酸钾溶液中Cr^Ⅵ有很好的吸附效果,其吸附量达140 mg/g。     

软模板导向合成多级孔丝光沸石及其苯的苄基化催化性能

通常认为丝光沸石是具有一维孔道结构的微孔沸石, 在涉及大分子的催化反应中存在较为严重的扩散限制。以双季铵型表面活性剂C₁₈H₃₇N⁺(CH₃)₂C₆H₁₂N⁺(CH₃)₂C₆H₁₃(Br^-)₂(C_18-6-6Br₂)作为软模板, 在水热条件下制备了多级孔丝光沸石分子筛。采用XRD、FT-IR、SEM、TEM、TG-DTG、N₂物理吸附、NH₃-TPD等手段对样品的晶体结构和物化性能进行了表征。结果表明, 加入C_18-6-6Br₂制备了纳米棒定向排列的多级孔丝光沸石, 而且可通过改变合成体系中C_18-6-6Br₂/SiO₂的比值, 对样品的晶粒尺寸、介孔表面积和介孔孔容进行系统调变。在苯与苯甲醇的苄基化反应中, 多级孔样品比传统微孔丝光沸石表现出更好的苄基化反应催化性能和显著提高的反应速率。多级孔丝光沸石优异的催化性能归因于介孔的存在使其具有更多的可接近活性位和更优异的质量传输性质, 这种独特的多级孔丝光沸石在大分子催化转化反应中具有较大的应用潜力。     

三基色镍基自敏复合涂层的制备及其性能研究

检测耐腐蚀涂层在腐蚀环境下的完整性, 对预测涂层工作寿命至关重要。通过电化学沉积法成功地将三基色无机荧光颗粒: BaMgAl₁₁O₁₇: Eu²⁺(蓝粉), Y₂O₃: Eu³⁺(红粉), CeMgAl₁₁O₁₉: Tb³⁺(绿粉)与金属镍复合, 在瓦特光亮镀镍浴中沉积出具有三基色指示功能的镍基自敏复合涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、表面轮廓仪、维氏硬度计、荧光发射光谱和电化学测试手段分别对涂层组织形貌结构、润湿性、沉积率、硬度、发光性能及自敏性能进行了检测, 结果表明, 阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和非离子表面活性剂聚乙二醇(PEG)可以有效提高三基色荧光粒子沉积率。三种荧光粒子与金属镍之间表现出不同的润湿性和匹配性, 使得其在镍基复合涂层中具有不同的作用: Y₂O₃: Eu³⁺荧光粒子改变了涂层结晶取向, 且使晶粒细化, BaMgAl₁₁O₁₇: Eu²⁺使涂层组织呈现节瘤状, Y₂O₃: Eu³⁺和CeMgAl₁₁O₁₉: Tb³⁺粒子明显提高了涂层硬度。三基色荧光粒子在腐蚀前后表现出不同的发光特性, 可以有效指示出涂层工作周期内的完整性, 起到良好的自敏检测作用。     

模板法制备介孔VN纳米电极材料及其电容性能

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂, 通过高温氨解还原V₂O₅前驱体制得了具有丰富介孔的VN纳米材料, 采用XRD与TEM分析观察样品的结构和形貌, 用N2吸附测试样品的比表面积和孔径分布. XRD分析表明, 介孔VN纳米材料属于立方晶系的晶体结构. TEM和N₂吸附测试结果表明, VN纳米材料的颗粒粒径大约为10 nm, 比表面积为88 m²/g, 有比较丰富的2~6 nm的介孔. 在1 mol/L KOH电解液中进行循环伏安和恒流充放电测试研究其电容性能, 结果显示, VN电极同时具有双电层电容性能和氧化–还原反应的准电容性能, 1 mV/s的扫描速率下能获得517 F/g的比电容; 当扫描速率增大到10 mV/s时, 其比电容仍有275 F/g.     

3D多级孔rGO/TiO2复合材料的构筑及其光催化性能研究

研究以聚苯乙烯(PS)微球为模板、氧化石墨烯(GO)和钛酸四丁酯(TBT)为原料, 采用溶胶-凝胶法, 利用GO与PS上的官能团和TiO₂前驱体的多重配位反应, 制备了3D多级孔rGO/TiO₂(PS)复合材料。通过不同手段对样品的结构和形貌进行表征, 研究了PS添加量对rGO/TiO₂复合材料晶体结构、微观形貌及光催化性能的影响。分别在模拟紫外光和可见光下, 以盐酸四环素(TTCH)为目标污染物对不同PS加入量制备的3D多级孔rGO/TiO₂(PS)复合材料的光催化性能进行评价, 并在模拟可见光下, 对3D多级孔rGO/TiO₂(5wt%PS)复合材料进行了多次循环回收测试。结果表明: rGO/TiO₂(PS)复合材料具有3D多级孔块体结构, GO作为基体的增强相通过Ti-O-C键保持多级孔刚性骨架结构的稳定。引入PS增大了rGO/TiO₂(PS)复合材料的比表面积, 3D多级孔rGO/TiO₂(7wt% PS)复合材料对TTCH吸附效率最高, 而3D多级孔rGO/TiO₂(5wt%PS)复合材料光催化活性和稳定性最高, 且经过4次循环回收测试, 其光催化效率仍达81.02%; 模板剂PS的最佳引入量为5wt%。     

Obtainment of hierarchical ZSM-5 zeolites by alkaline treatment for the polyethylene catalytic cracking

Great efforts have been applied in order to achieve the synthesis of hierarchical zeolites through post-synthesis alkaline treatment. In this case, the use of hierarchical ZSM-5 zeolites as acid catalysts in the catalytic cracking of polyolefins overcomes some diffusional limitations and expands the selectivity of products. Thus, the purpose of work was to promote a secondary porosity in ZSM-5 zeolite by NaOH treatment (using conventional electric and microwave heating methods), applying cetyltrimethylammonium bromide as pore-directing agent. Both heating methods generated additional secondary porosity, with microwave heating promoting a narrow pore size distribution, when compared to conventional. All hierarchical ZSM-5 have been showed low-density polyethylene conversions superior to the purely microporous ZSM-5, however the hierarchical zeolite processed by conventional electric heating reached the higher temperature reduction (42.6 K). It was evidenced through measurements of morphological and textural properties, ion exchange capacity and catalytic activity in the LDPE cracking that the CTAB cations exerts a protective effect at alkaline treatment avoiding the desilication process. The additional secondary porosity promoting the generation of compounds of lower molecular mass in LDPE catalytic cracking, by thermogravimetric analysis, proving that the alkaline treatment increases the accessibility to the active acidic sites of zeolitic catalysts for bulky molecules.     

Rapid synthesis of hierarchical ZSM-5 zeolites for the reactions involving larger reactant molecules

In this study, the ZSM-5 zeolites with a high hierarchy factor were synthesized rapidly and tested for the furfural hydroxymethylation (FH) to 5-hydroxymethylfurfural (HMF). The effect of seeding techniques (STs) and templates (both soft (Cetrimonium bromide, CTAB) and hard (bio-sourced secondary template, BSST)) on the final zeolite properties were studied. A significant variation in crystallinity and morphology with the ST and type of seed was observed. The CTAB addition increased the hierarchy factor (H factor) by 3 times, and the implicit seeds decreased the hydrothermal time by 2 times. The zeolite yield, crystallinity, and pore geometry were a strong function of [CTA⁺]/[Na⁺] ratio. Slit and ink bottle-shaped pore morphologies were observed with only seed or seed + BSST and with seed + CTAB, respectively, and both exhibited the bimodal pore size distribution. The zeolites with ink bottle-shaped pores outperformed those with slit pores in the FH and showed the highest selectivity to HMF of 65%, at 34% furfural conversion. The zeolites with high H factor showed catalytic and structural stability up to 5 successive recycle runs.