中孔分子篩的連續(xù)合成與厚壁中孔分子篩的合成.pdf

1、1992年，Mobil公司首次報(bào)道了中孔分子篩MCM-41的合成，該材料具有獨(dú)特的孔道結(jié)構(gòu)，高比表面積和大的吸附容量和可調(diào)控的孔徑。正是由于這些優(yōu)異的結(jié)構(gòu)性能，使得該材料在催化、吸附分離和功能材料制備等領(lǐng)域的應(yīng)用，受到了人們的普遍關(guān)注。與微孔分子篩相比，因其具有2nm以上的孔徑，并且在2～10nm的范圍內(nèi)根據(jù)用途可以調(diào)變其內(nèi)孔，故對(duì)于較大分子的吸附和分離、活性酶物質(zhì)的固化、或用于高效催化劑的載體、催化大分子的氧化和加氫反應(yīng)等方面有不可替

2、代的作用。在種類繁多的中孔分子篩中，具有六方對(duì)稱性的MCM-41是最具應(yīng)用前景而被研究最多的材料之一。 以工業(yè)用的水玻璃和三甲基十六烷基溴化胺(CTMAB)為原料，用H<,2>SO<,4>調(diào)節(jié)漿料的PH值，在漿料混合物摩爾比組成為SiO<,2>：Na<,2>O：CTMAB：H<,2>SO<,4>：H<,2>O=7:2.8:(0.7～3.5)：(1～1.36)：(350～546)的范圍內(nèi)，100℃靜置晶化1～5天均可合成出中孔分子

3、篩，并利用x射線衍射儀和孔徑分布測(cè)定儀對(duì)其晶體結(jié)構(gòu)和孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。 在中孔分子篩MCM-41合成過程中，季銨鹽類表面活性劑起了很大作用。但季銨鹽類表面活性劑CTMAB價(jià)格較貴，其費(fèi)用支出占合成原料費(fèi)用的90％以上。然而它的實(shí)際利用率只有50％左右，剩余的殘留在母液中，若棄去母液會(huì)造成大量的浪費(fèi)。利用母液連續(xù)合成中孔分子篩尚未見報(bào)道。我們?cè)谥锌追肿雍YMCM-41合成的基礎(chǔ)上，對(duì)中孔分子篩的連續(xù)合成首次作了研究，并成功的進(jìn)行了連

4、續(xù)合成。利用分光光度法測(cè)量母液中CTMAB的含量，再加入適量的硅化合物，并補(bǔ)充適量的CTMAB，在相同的條件下，合成出中孔分子篩。這對(duì)中孔分子篩的工業(yè)化合成具有重要意義。 另外，本論文對(duì)厚壁中孔分子篩MCM-41的研究進(jìn)展做了較詳細(xì)的文獻(xiàn)總結(jié)。在介孔分子篩的應(yīng)用中，其修飾改性,催化反應(yīng)和吸附分離等均有可能在高溫水溶液中進(jìn)行，這就要求介孔分子篩具有較高的水熱穩(wěn)定性。因此，如何提高分子篩的水熱穩(wěn)定性是人們很感興趣的一個(gè)主題。其中，增

5、加壁厚是其改善水熱穩(wěn)定性的途徑之一。本文對(duì)提高中孔分子篩MCM-41的壁厚作了初步嘗試，從MCM-41的孔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和XRD表征原理出發(fā)，闡述了無(wú)機(jī)孔墻厚度計(jì)算公式的意義。通過XRD和N<,2>吸附一脫附測(cè)試手段對(duì)合成的樣品進(jìn)行了表征?？疾炝朔肿雍Y在沸水中的水熱穩(wěn)定性情況。結(jié)果表明，無(wú)機(jī)孔墻厚度是衡量MCM-41熱和水熱穩(wěn)定性的重要參數(shù)，無(wú)機(jī)孔墻越厚，MCM-41就越穩(wěn)定。作者從增加分子篩的壁厚入手，對(duì)MCM-41進(jìn)行了改性研究。為了提高

6、分子篩的壁厚采用了兩種方法。一種方法是對(duì)于合成出未經(jīng)焙燒的MCM-41樣品采用后合成方法，將已合成的分子篩作為硅源，進(jìn)行二次晶化，使原分子篩發(fā)生重結(jié)晶，增加了其孔壁厚度從而達(dá)到提高M(jìn)CM-41水熱穩(wěn)定性的目的；另一種方法是采用雙模板劑合成分子篩，利用三甲基十六烷基溴化胺分別與二乙胺和四甲基溴化胺合成厚壁的MCM-41分子篩，采用XRD、自動(dòng)吸附儀對(duì)其進(jìn)行了表征，同時(shí)考察了不同濃度的小分子模板劑對(duì)分子篩壁厚和其孔結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，采用