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本文以不同硅源和碱源合成了高结晶度的介孔分子筛全硅MCM-41及含骨架杂原子的Me-MCM-41。将母体MCM-41在氨气中,高温氮化制备得到中孔MCM-41含氮材料,具有较大表面积和较好的结构有序性。并对其进行了XRD、低温氮吸附-脱附、TEM、IR和XPS等一系列的表征。
1.研究了不同硅源、碱源、pH值等条件对全硅MCM-41合成的影响,合成了具有高结晶度和良好精细结构的全硅介孔分子筛MCM-41和不同硅铝比的介孔分子筛Al-MCM-41(Si/Al=30~120),并一步直接合成了含杂原子的介孔分子筛Me-MCM-41(Me=Ni,Ru等)。
2.系统地研究了介孔分子筛MCM-41的氮化,探讨了温度、NH3流速、氮化时间、不同母体MCM-41对氮化的影响;将水玻璃为硅源制备的全硅MCM-41,在氨气流速为400mlmin-1、温度为950℃、12h的条件下得到分子筛的氮含量达26wt%。XRD、氮吸附曲线和TEM表明:分子筛的表面结构与骨架被破坏程度较小,氮化后的分子筛保持完整的骨架结构和较好的有序性,比表面积变化不大,但分子筛的孔容、孔径降低,IR和XPS结果说明N进入了MCM-41骨架。
3.研究了骨架杂原子对MCM-41分子筛氮化的影响,与MCM-41分子筛相比,Al-MCM-41分子筛在较低的氮化温度下得到较高的氮含量。但高温氮化时其氮含量比全硅MCM-41略低;Ni-MCM-41和Ru-MCM-41分子筛分子筛低温氮化后氮含量较低。
4.以丙二腈和苯甲醛的Knoevenagal缩合反应作为探针反应评价了不同氮含量的N-MCM-41的碱催化活性。950℃氮化得到的N-MCM-41,对Knoevenagel反应有较高的催化活性,并且在大气环境下储存较稳定。由此可见,高温氮化处理是一种制备固体碱催化剂的有效方法。