MSU型中孔分子筛的合成与表征

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中孔分子筛MSU是当今认为在稳定性方面很有发展前途的一种催化新材料。本论文在综合分析国内外合成MSU分子筛的基础上,用溶胶-凝胶法成功合成了此材料。并且通过XRD、IR、TG、SEM、N2吸附脱附等表征手段系统地考察了各种合成因素对纯硅MSU中孔分子筛的合成和性能的影响,并在此基础上对金属修饰(Al掺杂)和非金属修饰(B掺杂)MSU型中孔分子筛的合成及性质做了研究。本文还对不同硅源的纯硅分子筛及掺铝分子筛的稳定性也作了初步研究。 合成所用的模板剂为十八烷基聚氧乙烯基醚,硅源为正硅酸乙酯,原料比为1TEOS:0.225C18EO10:150H2O。合成凝胶时的PH值、晶化温度、晶化时间等制备条件对中孔分子筛MSU的最终结构和形态有很大的影响。其中,最佳的合成凝胶PH值为2,晶化温度为55℃,晶化时间为48小时。 我们还尝试以廉价的硅酸钠代替正硅酸乙酯在酸性至弱碱性的范围内合成中孔分子筛MSU,结果表明在PH=6时,所合成的分子筛结晶度较好。究其原因可能是硅酸钠的水解速度和硅酸根的缩合速度在此酸碱度下,比较适宜于MSU分子筛的“生长”。 以正硅酸乙酯为硅源所合成的样品与硅酸钠作硅源的样品相比,它的X射线衍射峰峰形更尖锐对称。这与它骨架中存在着较多的—SiOH基团有关,高温焙烧时,硅羟基缩合,使分子筛骨架收缩,使产物结构更致密。 以硅酸钠为硅源所合成的中孔分子筛MSU,它的稳定性优于以正硅酸乙酯为硅源的样品。因为与硅源为正硅酸乙酯合成的分子筛相比,以硅酸钠为硅源合成的分子筛的孔道具有更高的短程有序度,孔壁较厚、孔径较小。可以在900℃下焙烧2小时、760℃下水蒸气(100%H2O)处理7小时后仍保持其孔道结构。 铝进入分子筛的骨架会使a0值增加,并且使表面活性剂的脱除温度降低,随着铝含量的增加,Al-MSU的结晶度逐渐降低,当Si/Al比达到25时仍有较好的结晶度。研究结果表明,铝掺杂的分子筛其稳定性弱于纯硅分子筛,这与它的结晶度降低有关。 纯硅MSU分子筛和掺铝MSU分子筛的N2等温物理吸附属于Ⅳ型。两者的孔径浙江工业大学硕士学位论文分别为29.47A、32.1 IA,L匕表面积分别为954.78m2/g、1002.68m,/g,属中孔范围。
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