镧硅磷酸铝分子筛的合成及表征

论文摘要

多孔晶状的硅磷酸铝系列分子筛是由AlO4、PO4及SiO4四面体构成的三维非中性骨架结构,具有离子交换性和一定的酸性。本论文中,用镧原子同晶取代SAPO-n分子筛骨架中的部分铝或磷,进入骨架中的氧负离子四面体结构单元,得到具有一定酸性的杂原子硅磷酸铝分子筛。LaSAPO分子筛的出现,开拓了分子筛材料合成和应用的一个新领域,可用作分离和纯化分子物种的吸附剂、催化剂或催化剂载体以及离子交换剂等。本文主要开展了以下几方面的工作:1.系统考察了模板剂用量、反应体系的初始pH值、晶化时间、晶化温度、搅拌速度、SiO2/Al2O3以及添加晶种对LaSAPO合成的影响。实验结果表明,采用水热合成法在TMAOH-Al2O3-P2O5-SiO2-La2（CO3）3-H2O-CTAB体系中可合成结晶度较高的新型镧硅磷酸铝分子筛纯相。较为适宜的原料配比为n（TMAOH）∶n（Al2O3）∶n（P2O5）∶n（SiO2）∶n（CTAB）∶n（La2O3）∶n（H2O）=3.83∶1.0∶1.0∶0.6∶0.35∶0.4∶335 （摩尔比）,对应的优化实验条件为:晶化温度170℃,晶化时间36小时,搅拌速度780rpm,pH值为6～7。在分子筛的合成过程中,陈化前后添加晶种能有效的促进LaSAPO分子筛生成,提高结晶度。2.通过X射线粉末衍射、红外光谱、X射线荧光光谱、差热-热重分析、BET、透射电镜等方法对所合成LaSAPO分子筛样品进行表征,证明合成了热稳定性好的纯LaSAPO分子筛。3.将所合成的LaSAPO分子筛样品用于乙酸与正丁醇的酯化反应,考察了其催化性能,结果表明,LaSAPO分子筛具有较高的催化活性,乙酸的转化率最高可达84.52%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第一章 文献综述
• 1.1 硅磷酸铝基分子筛的研究现状和应用前景
• 1.2 硅磷酸铝及含杂原子分子筛的组成
• 1.3 SAPO 分子筛的生长机理
• 1.4 硅磷酸铝基分子筛的合成研究
• 1.5 稀土资源及应用
• 1.6 硅磷酸铝系列分子筛在工业上的应用
• 1.6.1 烯烃的转化反应
• 1.6.2 链烷烃的转化反应
• 1.6.3 芳香族化合物的反应
• 1.6.4 作为汽车尾气净化催化剂的载体
• 1.7 酯化反应简介
• 1.7.1 羧酸酯化反应的机理
• 1.7.2 影响酯化反应的因素
• 1.7.3 有机羧酸酯的生产与研究现况
• 1.8 本实验的研究意义和工作内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验试剂及主要设备
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 水热晶化法及其主要设备
• 2.1.3 催化剂制备流程图
• 2.1.4 酯化反应实验及其主要设备
• 2.1.5 主要设备名称及来源
• 2.2 催化剂的表征
• 2.2.1 X 射线荧光光谱（XRF）
• 2.2.2 粉末X 射线衍射（XRD）
• 2.2.3 红外光谱（FT-IR）
• 2.2.4 比表面积（BET）
• 2.2.5 差热-热重分析（TG-DTA）
• 2.2.6 透射电镜（TEM）
• 2.2.7 表面酸性测定
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 催化剂的合成
• 3.1.1 晶化温度的影响
• 3.1.2 晶化时间的影响
• 3.1.3 体系pH 值的影响
• 3.1.4 晶种的影响
• 3.1.5 模板剂用量的影响
• 3.1.6 硅铝比的影响
• 3.1.7 搅拌的影响
• 3.1.8 有机模板剂种类对LaSAPO 晶相形成的影响
• 3.1.9 小结
• 3.2 LASAPO 分子筛的表征及特性
• 3.2.1 组成分析
• 3.2.2 XRD 粉末衍射数据分析
• 3.2.3 红外光谱分析
• 3.2.4 热分析
• 3.2.5 比表面积（BET）
• 3.2.6 透射电镜（TEM）/EDS 能谱
• 3.2.7 表面酸性测试
• 3.3 LASAPO 催化剂的酯化性能及单因素分析实验
• 3.3.1 酸醇物料配比对乙酸转化率的影响
• 3.3.2 反应体系温度对乙酸转化率的影响
• 3.3.3 反应时间对乙酸转化率的影响
• 3.3.4 催化剂焙烧温度对乙酸转化率的影响
• 3.3.5 带水剂用量对乙酸转化率的影响
• 3.3.6 催化剂用量对乙酸转化率的影响
• 3.3.7 不加催化剂时乙酸随反应时间的转化率
• 3.3.8 催化剂使用重复性考察
• 3.3.9 折光率的测定
• 3.3.10 小结
• 第四章 结论
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介