以水玻璃为硅源合成T型沸石的研究

以水玻璃为硅源合成T型沸石的研究

论文摘要

T型沸石既具有酸性又为小孔结构,并且有良好的热稳定性和耐酸性能,可作为一些小分子烃类反应的择形催化剂和吸附分离材料。目前国内外对T型沸石的研究报道较少,人们对其合成和应用方面仍有许多问题没有搞清楚。本文首次以廉价的水玻璃和工业硫酸铝为原料,对T型沸石的水热合成进行了探索研究,得到一些有益结果。论文系统考察了加入/不加入季胺碱TMAOH的两种合成体系中T沸石的晶化规律。结果表明:两种体系都可得到结晶度高,晶相纯的T沸石。在不加入TMAOH的体系中,钾离子对T沸石的合成起主要结构导向作用;而在加入TMAOH的体系,TMA+起主要的结构导向作用。在不加入TMAOH的体系中合成出的T沸石比表面积和微孔体积均较小,而在加入TMAOH的体系合成出的T沸石比表面积和微孔体积显著增大。加入TMAOH的体系合成出的T沸石的硅铝比也有所提高。因此,TMAOH对T沸石的合成有重要影响。在不加入TMAOH的合成体系中发现:水玻璃作硅源时的晶化诱导期比硅溶胶短。晶化温度在85~135℃内可得到晶相纯的T型沸石。搅拌晶化能有效减小T型沸石的晶粒度,但搅拌速度在200~800 r/min内对晶粒大小的影响不明显。凝胶n(SiO2)/n(Al2O3)比在16~32范围内可合成出结晶度高、晶相纯的T型沸石,但凝胶n(SiO2)/n(Al2O3)比大于32时,晶化产物中出现钙十字沸石杂晶。凝胶n(SiO2)/n(Al2O3)比改变对T型沸石产物硅铝比基本无影响。另外,本文还对水玻璃体系合成出的T沸石进行了性质表征。结果表明:T沸石具有良好的热稳定性和水热稳定性,具有与HZSM-5沸石相似的酸度。其膜制品在二氧化碳和甲烷混合气体的分离中具有较好的分离效果,表现出良好的应用价值。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 引言
  • 1 文献综述
  • 1.1 T型沸石的结构
  • 1.2 T型沸石的应用研究
  • 1.2.1 催化方面
  • 1.2.2 吸附分离方面
  • 1.3 T型沸石的合成研究
  • 1.4 论文的选题依据与主要内容
  • 2 实验方法
  • 2.1 实验原料与仪器设备
  • 2.1.1 原料与试剂
  • 2.1.2 仪器与设备
  • 2.2 T型沸石的制备
  • 2.3 样品表征
  • 2.3.1 X射线多晶衍射(XRD)
  • 2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)
  • 2物理吸附'>2.3.3 N2物理吸附
  • 2.3.4 X射线荧光光谱(XRF)
  • 2.3.5 傅立叶-红外谱图(FT-IR)
  • 2.3.6 动态吸附量测定
  • 2.3.7 热重(TG)表征
  • 3-TPD表征'>2.3.8 NH3-TPD表征
  • 3 不加有机模板剂体系中的T型沸石合成
  • 2)/n(Al2O3)比的影响'>3.1 凝胶n(SiO2)/n(Al2O3)比的影响
  • 2)/n(Al2O3)比对T沸石结晶度的影响'>3.1.1 凝胶n(SiO2)/n(Al2O3)比对T沸石结晶度的影响
  • 2)/n(Al2O3)比对晶化产物形貌影响'>3.1.2 凝胶n(SiO2)/n(Al2O3)比对晶化产物形貌影响
  • 2)/n(Al2O3)比晶化产物的IR骨架结构表征'>3.1.3 不同凝胶n(SiO2)/n(Al2O3)比晶化产物的IR骨架结构表征
  • 2)/n(Al2O3)比对晶化速度的影响'>3.1.4 凝胶n(SiO2)/n(Al2O3)比对晶化速度的影响
  • 2)/n(Al2O3)比对晶化产物化学组成的影响'>3.1.5 凝胶n(SiO2)/n(Al2O3)比对晶化产物化学组成的影响
  • 3.2 KOH的影响
  • 3.3 硅源的影响
  • 3.4 晶化温度的影响
  • 3.4.1 晶化温度对产物结构的影响
  • 3.4.2 晶化温度对产物形貌的影响
  • 3.5 机械搅拌的影响
  • 3.5.1 静止和搅拌晶化对产物结构的影响
  • 3.5.2 静止和搅拌下晶化对产物形貌的影响
  • 3.5.3 静止和搅拌下晶化产物的氮气物理吸附表征
  • 3.5.4 静止和搅拌下晶化产物的正己烷和环己烷吸附量表征
  • 3.5.5 静止和搅拌下晶化产物的IR骨架结构表征
  • 3.6 陈化条件的影响
  • 3.6.1 70℃陈化的影响
  • 3.6.2 室温陈化的影响
  • 3.7 晶种的影响
  • 3.8 NaCl加入量对合成的影响
  • 3.9 本章小结
  • 4 有机胺TMAOH体系下合成T型沸石的研究
  • 4.1 TMAOH对T沸石结构和形貌的影响
  • 4.2 TMAOH对T沸石化学组成的影响
  • 4.3 TMAOH对T沸石物理吸附性能的影响
  • 4.4 TMAOH用量对T沸石正己烷和环己烷吸附性能的影响
  • 4.5 本章小结
  • 5 T型沸石的应用前景
  • 5.1 T沸石的稳定性考察
  • 5.1.1 不加有机模板剂体系合成所得T沸石的热稳定性
  • 5.1.2 TMAOH体系合成所得T沸石的热稳定性
  • 5.1.3 不加有机模板剂体系合成所得T沸石的水热稳定性
  • 5.1.4 T沸石的耐酸性
  • 5.2 T型沸石的酸性表征
  • 5.3 T型沸石的吸附分离应用
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
  • 致谢
  • 相关论文文献

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