ZSM-5沸石水熱合成中的晶粒度調(diào)控.pdf

1、ZSM-5沸石具有高硅骨架組成及三維交叉十元環(huán)孔道體系，是重要的工業(yè)沸石，其催化性能與晶粒度密切相關(guān)。本文圍繞ZSM-5沸石晶粒度的控制合成，系統(tǒng)研究了堿金屬鈉鹽和鉀鹽、硅源和鋁源聚合度以及晶種對(duì)ZSM-5沸石晶化過(guò)程和產(chǎn)物晶貌的影響。論文主要內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　首先，在以水玻璃和Al2(SO4)3為原料的合成研究中，用XRD、SEM、IR光譜、XRF和ICP等手段分別跟蹤了添加Na+和K+凝膠晶化時(shí)固相和液相的演變過(guò)程。結(jié)果表

2、明，Na+能通過(guò)促進(jìn)凝膠固相中五元環(huán)次級(jí)結(jié)構(gòu)單元的產(chǎn)生和縮聚重排、增加晶核數(shù)量、降低凝膠液相的溶解力、以及迫使凝膠的成核和晶化在固相中進(jìn)行，從而導(dǎo)致小晶粒ZSM-5沸石產(chǎn)物;相反，K+能通過(guò)阻礙凝膠中五元環(huán)次級(jí)結(jié)構(gòu)單元的產(chǎn)生、減少晶核數(shù)量、促進(jìn)凝膠在液相中溶解、以及促使凝膠晶化在液相中進(jìn)行，從而導(dǎo)致大晶粒ZSM-5沸石產(chǎn)物。向凝膠中添加適量Na+和K+是調(diào)節(jié)凝膠晶化途徑和產(chǎn)物晶粒度的有效手段。
　　其次，在以硅溶膠和Al2O3（擬

3、薄水鋁石）為原料的合成研究中，用UV Raman和NMR表征了NaOH對(duì)硅溶膠以及H2SO4對(duì)Al2O3聚合度的調(diào)節(jié)，并用XRD、SEM等手段跟蹤了凝膠晶化過(guò)程。結(jié)果表明，用輕度解聚硅源（Na2O/SiO2比為0.064～0.142）和鋁源（H2SO4/Al2O3比為0～2.433）制備的凝膠，成核和晶化按照液相機(jī)理進(jìn)行，產(chǎn)生的是大晶粒ZSM-5沸石;而用高度解聚硅源（Na2O/SiO2比為0.154～0.568）和鋁源（H2SO4/A

4、l2O3比為2.808～15.725）制備的凝膠，成核和晶化按照固相機(jī)理進(jìn)行，產(chǎn)生的是小晶粒ZSM-5沸石。調(diào)節(jié)硅源和鋁源的聚合度也是調(diào)節(jié)凝膠晶化途徑和產(chǎn)物晶粒度的有效手段。
　　此外，本文還研究了不同晶粒度和SiO2/Al2O3比的同晶和異晶晶種對(duì)ZSM-5沸石晶粒度的調(diào)節(jié)作用。結(jié)果表明，同晶晶種ZSM-5沸石（不同粒度）和全硅沸石Silicalite-1以及異晶晶種β沸石都能促進(jìn)ZSM-5沸石合成。晶種的溶解物及其殘?bào)w都對(duì)ZS