多级孔纳米分子筛的制备与性质研究

论文摘要

本论文主要内容是制备出微孔-介孔或者微孔-大孔复合材料来作为高效的石油炼化催化剂。我们采用三种不同的腐蚀方法,在保证微孔结构不被破坏的前提下,在纳米颗粒上腐蚀出介孔或者大孔,从而达到制备多级孔复合材料的目的。我们还利用分子筛导向剂和阳离子表面活性剂共同作用来制备具有层状结构的纳米分子筛层,层状纳米分子筛可以使有机大分子和分子筛更充分接触从而达到提高催化性能的目的。第一章是绪论,介绍了多孔材料的应用范围和分类,简单介绍了微孔分子筛和介孔分子筛的基本合成方法和应用。第二章,我们通过调整反应物的配比制备出不同尺寸、不同硅铝比的纳米ZSM-5分子筛（40nm-500nm）,所得的样品尺寸均一,分散性好。我们用三种不同的方法处理ZSM-5纳米晶体,得到了具有微孔-介孔,微孔-大孔结构的产物。第三章,我们通过调整反应物的配比制备出不同尺寸不同硅钛比的纳米TS-1分子筛（40nm-200nm）,所得的样品尺寸均一,分散性好。我们把煅烧后的TS-1晶体放入碱液中,在微波处理后得到具有多级孔的产物,经过微波处理后的产物保持很好的微孔结构,并且腐蚀出介孔或者大孔,BET比表面积提高30%左右,骨架钛的质量比有所增加,这为TS-1在苯酚羟化的反应有优异的表现提供了条件。第四章,利用表面活性剂和分子筛导向剂共同反应,在水热体系下制备出规则的纳米层状微孔分子筛。实验结果表明,制备的产物为均匀层状微孔分子筛,在保证微孔结构完好的同时,其单片厚度仅几十纳米,小于传统分子筛的粒径,层与层之间的空隙更有利于大分子的进入,从而加大了分子筛在催化反应中和反应物的接触面积,为微孔分子筛在催化裂化反应中有更突出的表现创造了条件。

论文目录

• 内容提要
• 第一章 绪论
• 1.1 多孔材料
• 1.1.1 多孔材料的发展历程和应用范围
• 1.1.2 多孔材料的分类
• 1.2 微孔材料
• 1.2.1 微孔分子筛的结构
• 1.2.1.1 初级结构单元
• 1.2.2 微孔分子筛的传统应用领域与发展前景
• 1.2.2.1 微孔分子筛的吸附应用
• 1.2.2.2 微孔分子筛的离子交换应用
• 1.2.2.3 微孔分子筛的催化应用
• 1.2.3 微孔分子筛的合成
• 1.2.3.1 水（溶剂）热路线的应用概况
• 1.2.3.2 微孔化合物的基本合成规律
• 1.2.3.3 微波辐射下的分子筛晶化合成
• 1.2.4 制备纳米微孔介孔复合材料的意义
• 1.2.4.1 沸石分子筛纳米晶体
• 1.2.4.2 制备多级孔复合材料
• 1.3 介孔材料
• 1.3.1 介孔材料的概述
• 1.3.2 介孔材料的形貌
• 1.3.3 介孔材料的掺杂与组装
• 1.3.3.1 掺杂
• 1.3.3.2 组装
• 1.4 论文选题
• 1.4.1 选题的目的和意义
• 1.4.2 本论文的主要结果
• 参考文献
• 第二章 中空多级孔ZSM-5的合成与性能
• 2.1 引言
• 2.2 试剂与仪器
• 2.2.1 试剂
• 2.2.2 仪器
• 2.3 纳米ZSM-5的合成与表征
• 2.3.1 实验方法
• 2.3.1.1 100.200nm的ZSM-5的合成
• 2.3.1.2 50nm的ZSM-5的合成
• 2.3.2 结果与讨论
• 2.3.2.1 固体粉末X射线衍射（XRD）
• 2.3.2.2 扫描电镜（SEM）
• 2.3.2.3 氮气吸附-脱附表征
• 2.3.2.4 元素分析（ICP）
• 2.4 中空多级孔ZSM-5的合成与表征
• 2.4.1 用碱溶液油浴控温处理纳米ZSM-5
• 2.4.1.1 实验方法
• 2.4.1.1.1 用NaOH溶液处理纳米ZSM-5
• 2.4.1.1.2 用KOH溶液处理纳米ZSM-5
• 2.4.1.2 结果与讨论
• 2.4.1.2.1 固体粉末X射线衍射（XRD）
• 2.4.1.2.2 扫描电镜（SEM）
• 2.4.1.2.3 透射电镜（TEM）
• 2.4.1.2.4 氮气吸附-脱附表征
• 2.4.1.2.5 元素分析（ICP）
• 2.4.2 用微波法处理纳米ZSM-5
• 2.4.2.1 实验方法
• 2.4.2.1.1 用NaOH溶液处理纳米ZSM-5
• 2.4.2.1.2 用KOH溶液处理纳米ZSM-5
• 2.4.2.2 结果与讨论
• 2.4.2.2.1 固体粉末X射线衍射（XRD）
• 2.4.2.2.2 扫描电镜（SEM）
• 2.4.2.2.3 透射电镜（TEM）
• 2.4.2.2.4 氮气吸附-脱附表征
• 2.4.2.2.5 元素分析（ICP）
• 2.4.3 用TPAOH溶液水热处理ZSM-5纳米晶
• 2.4.3.1 实验方法
• 2.4.3.2 结果与讨论
• 2.4.3.2.1 固体粉末X射线衍射（XRD）
• 2.4.3.2.2 扫描电镜（SEM）
• 2.4.3.2.3 透射电镜（TEM）
• 2.4.3.2.4 氮气吸附
• 2.4.3.2.5 元素分析
• 2.4.3.2.6 多级孔ZSM-5的催化性质研究
• 2.4.3.2.6.1 实验方法
• 2.4.3.2.6.2 结果与讨论
• 2.4.3.2.7 多级孔ZSM-5材料的绝热性质
• 2.5 本章小结
• 参考文献
• 第三章 多级孔TS-1的合成与性能
• 3.1 引言
• 3.2 试剂与仪器
• 3.2.1 试剂
• 3.2.2 仪器
• 3.3 纳米TS-1的合成与表征
• 3.3.1 实验方法
• 3.3.2 结果与讨论
• 3.3.2.1 固体粉末X射线衍射（XRD）
• 3.3.2.2 扫描电镜（SEM）
• 3.3.2.3 氮气吸附-脱附表征
• 3.3.2.4 元素分析（ICP）
• 3.3.2.5 红外光谱（IR）分析
• 3.3.2.6 紫外光谱（UV-Vis）分析
• 3.4 多级孔纳米TS-1的合成与表征
• 3.4.1 实验方法
• 3.4.2 结果与讨论
• 3.4.2.1 固体粉末X射线衍射（XRD）
• 3.4.2.2 扫描电镜（SEM）
• 3.4.2.3 透射电镜（TEM）
• 3.4.2.4 氮气吸附-脱附表征
• 3.4.2.5 元素分析（ICP）
• 3.4.2.6 催化反应
• 3.5 本章小结
• 参考文献
• 第四章 层状微孔分子筛的合成和表征
• 4.1 引言
• 4.2 试剂与仪器
• 4.2.1 试剂
• 4.2.2 仪器
• 4.3 薄片层状微孔分子筛的合成与表征
• 4.3.1 实验方法
• 4.3.1.1 导向剂的制备
• 4.3.1.2 层状微孔分子筛MAS-20的制备
• 4.3.2 结果与讨论
• 4.3.2.1 固体粉末X射线衍射（XRD）
• 4.3.2.2 扫描电镜（SEM）
• 4.3.2.3 透射电镜（TEM）
• 4.3.2.4 氮气吸附-脱附表征
• 4.3.2.5 核磁共振表征（NMR）
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 攻读博士期间发表的论文
• 致谢
• 摘要
• Abstract