论文题目: 多孔催化材料的制备与表征
论文类型: 博士论文
论文专业: 化学工艺
作者: 姚建峰
导师: 张利雄,徐南平
关键词: 多孔催化材料,中孔二氧化硅,炭分子筛,组合化学,磷铝分子筛,制备
文献来源: 南京工业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 多孔材料在吸附、分离和催化等领域有着广泛的用途。其中,中孔二氧化硅、微孔炭分子筛和磷铝分子筛都是重要的多孔材料,对于它们制备方法的研究,一直受到广泛的关注。对于中孔二氧化硅,其孔径和孔结构的调节对其应用尤为重要。但大多数文献报道的制备方法,对孔径和孔结构的调节比较有限。对于微孔炭分子筛,越来越多的应用领域要求其具有规则形状和很高的分散性。目前,还少有能满足上述要求的简单有效的制备微孔炭分子筛的方法。对于沸石分子筛的合成,大多采用水热合成法。近年来,组合化学在水热法中的应用大大加快了水热合成沸石分子筛的研究步伐。气相转移法是制备沸石分子筛的另一种方法,主要应用于硅铝沸石的合成,在磷铝分子筛合成中的应用还较少。此外,组合化学的方法还没有在气相转移法制备沸石分子筛中得到应用。针对在上述三种多孔材料制备中存在的问题,本文开展了以下三方面的研究工作:(1)可控孔径的中孔二氧化硅的制备;(2)具有高分散性能的球形炭分子筛的制备;(3)组合化学在气相转移法制备沸石分子筛中的应用,并以SAPO-34 分子筛的合成为例,考察各种因素对用气相法制备SAPO-34 分子筛的影响。对于可控孔径的中孔二氧化硅的制备,本文介绍了一种可以方便调节其孔径、孔体积和孔结构的制备方法。具体步骤为,糠醇与正硅酸乙酯在表面活性剂P123 溶液中发生共聚,形成Silica-P123-PFA 纳米复合材料,烧去纳米复合材料中的P123 和聚糠醇,得到蠕虫状中孔二氧化硅。中孔二氧化硅的孔径和孔体积可以通过改变糠醇的使用量来进行调节。不加入糠醇制备的中孔二氧化硅和Silica-P123-PFA 的炭化产物SiO2-C 具有几乎相同的孔径和孔结构,由此可以推断出糠醇的引入并没有影响活性剂P123 的模板作用。当合成中使用大量糠醇时(摩尔比为2.12FA:1SiO2),制备的中孔二氧化硅与不加入糠醇制备的相比,孔径由3.4 nm 增加到7.4 nm;孔体积由0.46 cm3/g 增加到1.37 cm3/g;BET 比表面积为632-728 m2/g。对于高分散性能的球形炭分子筛的制备,本文展示了一种二步合成方法制得“无粘性”的聚糠醇小球,再对该小球进行炭化,即可得到高分散性炭分子筛小球,其直径为260 nm-1.5 μm。第一步:糠醇在表面活性剂P123 或F127 的酸性溶液中慢速聚合;第二步:部分聚合的糠醇在硫酸溶液中加热成球并脱除聚糠醇表面活性基团,然后回收、洗涤后进行炭化,得到炭分子筛小球。在第一步慢速聚合过程中,温度对最后形成的炭分子筛大小有直接的关系,当在室温(20 oC)下进行处理时,最后得到的炭分子筛小球直径约为300 nm;而在70 oC 下处理时,最后
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1.1 研究背景
1.2 中孔二氧化硅的研究和应用
1.2.1 中孔二氧化硅分子筛的制备
1.2.2 中孔二氧化硅膜和成型体的制备
1.3 炭分子筛的制备
1.3.1 中孔炭分子筛的制备
1.3.2 微孔炭分子筛的制备
1.3.3 炭分子筛膜的制备
1.4 气相法在分子筛合成方面的应用
1.4.1 气相法制备硅铝沸石分子筛
1.4.2 气相法制备磷铝分子筛
1.4.3 气相法制备含其它杂原子的分子筛
1.4.4 气相法在分子筛成型方面的应用
1.5 组合化学在水热法合成分子筛方面的应用
1.6 分子筛负载蜂窝陶瓷研究进展
1.6.1 水热法在蜂窝陶瓷上负载分子筛
1.6.2 气相法在蜂窝陶瓷上负载分子筛
1.7 本文研究目的和内容
参考文献
第二章 可控孔径的中孔二氧化硅的制备
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 原料
2.2.2 实验步骤
2.2.3 样品表征
2.3 结果与讨论
2.3.1 热重和红外光谱分析
2.3.2 N_2 吸附-脱附表征
2.3.3 SEM 和TEM 表征
2.4 本章小结
参考文献
第三章 高分散性球形炭分子筛的制备
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 原料
3.2.2 实验步骤
3.2.3 样品表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 不同活性剂对制备MSC 的影响
3.3.2 不同温度(第一步)对合成MSC 的影响
3.3.3 硫酸处理(第二步)对合成MSC 的影响
3.3.3.1 密闭条件下H_2SO_4 处理对合成MSC 的影响
3.3.3.2 不同H_2SO_4 浓度加热处理对合成MSC 的影响
3.3.4 不同FA 浓度对合成MSC 的影响
3.3.5 不同H_2O 含量对合成MSC 小球的影响
3.3.6 对PFA 溶液稀释后再进行酸处理对合成的影响
3.3.6.1 用水稀释对合成的影响
3.3.6.2 用乙醇稀释对合成的影响
3.3.7 高温聚合PFA 代替H_2SO_4 处理(第二步)对合成的影响
3.4 本章小结
参考文献
第四章 气相组合法的开发及其在 SAPO-34 分子筛制备中的应用
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验步骤
4.2.2 气相组合反应釜设计
4.2.3 样品表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 不同有机胺对合成SAPO-34 分子筛的影响
4.3.1.1 三乙胺等有机胺模板剂合成SAPO-34 分子筛
4.3.1.2 其它有机胺模板剂合成SAPO 分子筛
4.3.2 不同反应时间对合成SAPO-34 分子筛的影响
4.3.3 不同反应温度对合成SAPO-34 分子筛的影响
4.3.4 不同硅含量对合成SAPO-34 分子筛的影响
4.3.5 不同磷含量对合成SAPO-34 分子筛的影响
4.3.6 液相部分有机胺浓度不同对合成的影响
4.3.7 表征
4.3.7.1 TG 和DSC 表征
4.3.7.2 红外光谱分析
4.3.7.3 BET 比表面积和NH_3-TPD 表征
4.4 本章小结
参考文献
第五章 双模板剂气相法制备 SAPO-34 分子筛
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验步骤
5.2.2 样品表征
5.3 结果与讨论
5.3.1 干胶中含有三乙胺对合成的影响
5.3.1.1 干胶中三乙胺对合成SAPO-34 分子筛的影响
5.3.1.2 液相部分三乙胺浓度对合成SAPO-34 分子筛的影响
5.3.1.3 前驱液中水含量对合成SAPO-34 分子筛的影响
5.3.1.4 反应时间和温度对合成SAPO-34 分子筛的影响
5.3.1.5 红外光谱分析
5.3.1.6 SEM 分析
5.3.1.7 NH_3-TPD 表征
5.3.2 干胶中含有TEAOH 对合成的影响
5.3.2.1 干胶中TEAOH 对合成SAPO-34 分子筛的影响
5.3.2.2 红外光谱分析
5.3.2.3 SEM 分析
5.3.2.4 ICP 元素分析
5.3.3 干胶中分别含有DiPA 和MOR 对合成的影响
5.3.3.1 干胶中DiPA 或MOR 对合成SAPO-34 分子筛的影响
5.3.3.2 红外光谱分析
5.3.3.3 SEM 分析
5.4 本章小结
参考文献
第六章 空间限制法制备小晶粒 SAPO-34 分子筛
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 实验步骤
6.2.2 样品表征
6.3 结果与讨论
6.3.1 SAPO-34 分子筛的结晶情况
6.3.2 SAPO-34 分子筛的形状和晶体的大小
6.3.3 BET 比表面积和微孔性质
6.3.4 元素分析和组成
6.4 本章小结
参考文献
第七章 气相法在蜂窝陶瓷上负载 SAPO-34 分子筛
7.1 引言
7.2 实验部分
7.2.1 实验步骤
7.2.2 样品表征
7.3 结果与讨论
7.3.1 堇青石蜂窝陶瓷上负载SAPO-34 分子筛
7.3.2 不同浸泡时间对SAPO-34 分子筛负载量的影响
7.3.3 不同硅含量对SAPO-34 分子筛负载量的影响
7.3.4 三乙胺模板剂对合成的影响
7.4 本章小结
参考文献
第八章 结论
8.1 可控孔径的中孔二氧化硅的制备
8.2 高分散性球形炭分子筛的制备
8.3 气相组合法的开发及其在SAPO-34 分子筛制备中的应用
8.4 双模板剂气相法制备SAPO-34 分子筛
8.5 空间限制法制备小粒径的SAPO-34 分子筛
8.6 气相法在蜂窝陶瓷上负载SAPO-34 分子筛
撰写和发表的论文
致谢
发布时间: 2005-10-13
参考文献
- [1].设计制备催化材料用于生物质平台分子的高效转化[D]. 张建.浙江大学2017
- [2].具有高氧化活性的介孔催化材料的合成及其结构与催化性能表征[D]. 林凯峰.吉林大学2005
- [3].高活性碳化钨催化材料的制备、表征及电化学性能研究[D]. 马淳安.上海大学2005
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- [9].功能性多酸基催化材料的设计和构筑[D]. 赵燊.北京化工大学2014
- [10].高分子基金属纳米催化材料的设计、制备及性能[D]. 温昕.河北大学2015
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