直接水热法合成沸石功能材料

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根据分子筛研究的主要方向,我们选取对已有沸石分子筛形貌的结构性能的调控和硅基结合金属杂化多孔材料的合成两个方向,采用直接法在水热条件下通过合成条件的优化合成了二维片状结构ZSM-5分子筛、过渡金属及贵金属封装分子筛功能沸石材料,这些材料在甲醇制烯烃、乙炔加氢反应中表现出优异的催化活性。而直接法具有的简便、可控、经济的突出优点,为这些材料的工业化应用奠定了坚实的基础。  本研究主要内容包括:⑴采用氟离子作矿化剂,在原位水热合成条件下合成了二维片状ZSM-5分子筛。通过调变分子筛的硅铝比、氟硅比、模板剂含量及硅源,对合成条件进行了优化,实现了在无任何基底的条件下合成 b轴取向的片状 ZSM-5分子筛。通过XRD、SEM、NH3-TPD、BET表征测试,对分子筛的形貌、酸性及孔结构进行了全面了解,并通过MTO催化反应测试,发现酸性相近的条件下分子筛的形貌对反应性能影响显著,片状分子筛能有效缩短反应路径,提高丁烯的选择性,芳烃的选择性也维持在较高水平上,表现出优异的催化活性。⑵以锌胺络合物为模板剂分子合成出Zn-CHA型分子筛,通过控制变量法讨论了模板剂含量、碱含量、反应温度及晶化时间对合成的影响,得出最佳晶化条件为150℃下晶化3-6天。我们选取结晶度最好的样品Z2-5作为原粉进行后处理,研究 Zn-CHA分子筛的热稳定性和去除模板剂的条件,发现分子筛的热稳定性较好,在氧气氛围下450℃焙烧能完全去除模板剂,为该分子筛的后续反应应用奠定了坚实的基础。⑶为扩展分子筛的应用范围,将贵金属铂、钯、金通过直接水热的方法引入到分子筛中,合成出Me-ANA型分子筛,通过XRD、SEM、BET和单晶衍射分析得到分子筛的物相、形貌、孔结构性质及贵金属在分子筛中的分布情况。我们将Pd-ANA分子筛应用于乙炔加氢反应中,发现0.5%Pd-ANA样品在温度较低的条件下乙炔转化率最高,乙烯选择性最好,为其大规模工业应用做了很好的铺垫。
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