论文摘要
水溶性高分子拥有多种分子量及极性基团，将它们应用于沸石分子筛合成体系中能够起到缩短晶化时间、减小粒径、增加比表面等作用。本文研究了以硅铝微球为主要合成原料，直接合成高硅铝比Y型沸石的合成规律，并将水溶性高分子应用于该合成体系中，系统地考察了它们对Y型沸石合成的影响，采用XRD、SEM、FT-IR等手段对合成样品进行了表征。Y型沸石是石油化工中催化裂化催化剂（简称FCC催化剂）的主要活性组分，它的骨架硅铝比的高低是影响其使用性能的主要因素。直接合成高硅铝比Y型沸石可以有效地避免工业中二次脱铝后所造成的Y型沸石晶体结构部分崩塌的缺陷，有效地保持了Y型沸石较高的结晶度。本文在Na2O-Al2O3．SiO2-H2O体系中，选用硅铝微球作为主要合成原料，利用其固体硅、铝原料共存，硅、铝在合成中同步缓释的特点，水热法直接一次合成高硅Y型沸石。合成样品的骨架硅铝比能够达到3.1，比工业NaY沸石（通常其骨架硅铝比为2.5）有明显的提高。用硅铝微球做原料合成的高硅Y型沸石的晶体形貌是100-300纳米的小颗粒经过聚积形成数十微米的颗粒，比工业NaY沸石的微米级粒径明显降低。合成样品的热稳定性研究结果表明：本文的合成样品与工业样品经过相同条件处理后，工业样品在500℃时就发生骨架崩塌，而合成样品在850℃时才产生比较明显的骨架崩塌，证明本文合成的高硅Y型沸石的热稳定性明显高于工业样品。在高硅Y型沸石合成体系中，加入含有不同官能团的水溶性高分子，考察它们对高硅Y型沸石合成的影响。合成样品的XRD谱图显示，在此合成体系中添加聚乙二醇6000（PEG6000）、聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）和改性聚丙烯酸（Cp-5）时，合成产物均为Y型沸石，保持了物相的稳定。加入聚丙烯酰胺和明胶时合成产物的物相均发生了变化，加入聚丙烯酰胺导致合成产物中出现P型沸石杂晶；加入明胶后，合成产物由Y型沸石转变为无定形物质。在本文所选择的这几种水溶性高分子中，聚乙二醇6000对合成Y型沸石的作用最明显，提高了Y型沸石的相对结晶度，缩短了晶化时间，而且聚乙二醇6000的加入使得Y型沸石的晶体粒径明显变小。在将晶化时间缩短到2天的条件下，详细考察了聚乙二醇6000作添加剂对高硅Y型沸石合成的影响，得到最佳合成配比为n（Na2O）：n（Al2O3）：n（SiO2）：n（H2O）：n（R）=2.8：1.0：13.5：190：X，ν（导向剂）／ν（H2O）：0.17，X=m（R）／ν（H2O）=0.06，合成样品的相对结晶度能够达到90％。