磷酸鹽分子篩的合成及儲(chǔ)氫性能研究.pdf

1、沸石分子篩因其結(jié)構(gòu)的豐富性、可調(diào)性，孔道的多樣性等特點(diǎn)，作為儲(chǔ)氫材料已引起廣大學(xué)者的關(guān)注。磷酸鹽分子篩作為一類重要的無機(jī)多孔材料其獨(dú)特的骨架結(jié)構(gòu)和表面選擇性使其在催化、吸附、分離等各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。到目前為止，該類分子篩在氫吸附方面除有限的工作外還未有過系統(tǒng)的研究，而其結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)為儲(chǔ)氫提供了潛在的條件。 本文采用水熱合成的方法分別以四乙基氫氧化銨、甲胺、嗎啉為模板劑合成了AlPO4-5、AlPO4-53、SAPO-34

2、分子篩，并研究了它們的合成規(guī)律。采用XRD、SEM、FT-IR分析手段對(duì)合成樣品進(jìn)行了表征。用TG和XRD方法考察了AlPO4-5、AlPO4-53、SAPO-34、(NH4)ZnPO4-HEX和ZrPO4-Py分子篩的熱穩(wěn)定性，然后在干冰和液氮溫度下測(cè)試了各自的儲(chǔ)氫性能。得到以下主要研究結(jié)果: 第一，在水熱體系中，以四乙基氫氧化銨為模板劑，在原料摩爾配比為Al2O3:P2O5:TEAOH:H2O=1:1:0.6:40，晶化溫度

3、150℃，晶化時(shí)間3天，能夠合成出主孔道為12元環(huán)的AlPO4-5分子篩，其晶體形貌為片狀堆積體。樣品在500℃活化6小時(shí)后的儲(chǔ)氫性能研究表明:在1.7MPa、195K和77K下，AlPO4-5分子篩的儲(chǔ)氫量分別為0.5wt％和1.0wt％。195K時(shí)該分子篩有著穩(wěn)定的放氫平臺(tái)，77K下，隨著壓力的增加，儲(chǔ)氫量有明顯的增加趨勢(shì)。 第二，在水熱體系中，以甲胺為模板劑，在反應(yīng)物摩爾組成為A12O3:P2O5:CH3NH2:H2O:1

4、:1:1.25:40，晶化溫度180℃，晶化時(shí)間3天，能夠合成出結(jié)晶度較好的AlPO4-53分子篩，其晶體形貌為片狀形成的堆積體。樣品在550℃活化6小時(shí)后的儲(chǔ)氫性能研究表明:在1.7MPa、195K和77K下，AlPO4-53分子篩的儲(chǔ)氫量分別為0.52wt％和1.40％。195K時(shí)該分子篩有著穩(wěn)定的放氫平臺(tái)，77K下，隨著壓力的增加，儲(chǔ)氫量增加，但增加趨勢(shì)緩慢。 第三，在水熱體系中，以嗎啉為模板劑，在反應(yīng)物摩爾組成為A12O

5、3:P2O5:SiO2:C4HgON:H2O=1:1.06:1.08:2.1:66，晶化溫度200℃，晶化時(shí)間2天，能夠合成出結(jié)晶度較好、主孔道為8元環(huán)的SAPO-34分子篩，其晶體形貌是邊長(zhǎng)為25μm的立方體。樣品在550℃活化6小時(shí)后的儲(chǔ)氫性能研究表明:在1.7MPa、195K.和77K下，SAPO-34分子篩的儲(chǔ)氫量分別為0.54wt％和1.42wt％。195K時(shí)該分子篩有著穩(wěn)定的放氫平臺(tái)，77K下，隨著壓力的增加，儲(chǔ)氫量增加，但

6、增加趨勢(shì)不大。 第四，(NH4)ZnlPO4-HEX分子篩的樣品在250℃活化6小時(shí)的儲(chǔ)氫性能研究表明:在1.7MPa、195K和77K下，該分子篩的儲(chǔ)氫量分別為0.50wt％和0.68wt％。且在195K下，該分子篩有著穩(wěn)定的放氫平臺(tái)，77K下，隨著壓力的增加，儲(chǔ)氫量也呈現(xiàn)出明顯的增加趨勢(shì)。 第五，ZrPO4-py分子篩的樣品在450℃活化6小時(shí)的儲(chǔ)氫性能研究表明:1.7MPa、195K和77K下，該分子篩的儲(chǔ)氫量分別