超重力—水熱法合成納米ZSM-5分子篩

發(fā)布時(shí)間：2020-05-16 14:12

【摘要】：ZSM-5分子篩為硅鋁酸鹽晶體材料,其具有獨(dú)特的孔道結(jié)構(gòu),晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定性好、離子交換性能好、酸性強(qiáng)以及擇形催化性好等優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于工業(yè)催化過(guò)程。工業(yè)用ZSM-5主要采用母料預(yù)混與水熱法結(jié)合的方式制備,水熱前的預(yù)混過(guò)程有晶核的形成,其產(chǎn)生數(shù)量和粒徑分布會(huì)對(duì)水熱產(chǎn)品的粒徑和粒徑分布產(chǎn)生重要影響,進(jìn)而影響分子篩的催化性能。前人關(guān)于ZSM-5制備的研究主要集中在水熱階段,而關(guān)于預(yù)混階段對(duì)產(chǎn)品性能的影響研究較少。因此本文提出采用攪拌反應(yīng)器(STR)和超重力反應(yīng)器(RPB)預(yù)混結(jié)合水熱法制備ZSM-5分子篩的研究,系統(tǒng)研究了 STR和RPB內(nèi)各參數(shù)對(duì)ZSM-5分子篩平均粒徑的影響規(guī)律,主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:1.STR內(nèi)預(yù)混-水熱法制備ZSM-5分子篩的研究�？疾炝祟A(yù)混時(shí)間,原料配比,反應(yīng)溫度,反應(yīng)時(shí)間等操作因素對(duì)ZSM-5分子篩平均粒徑的影響規(guī)律。獲得了適宜的操作條件:模板劑四丙基氫氧化銨(TPAOH)的含量為3.5 mol/L,堿金屬鹽NaCl的含量為0.3 mol/L,反應(yīng)溫度為130℃,反應(yīng)時(shí)間為24 h,預(yù)混時(shí)間為8 h。在該條件下,所制備的產(chǎn)品為白色粉末,比表面積為314 m2/g,平均粒徑為400 nm,粒徑分布為0.17-0.9 μm的橢球形ZSM-5分子篩。2.RPB內(nèi)預(yù)混-水熱法制備ZSM-5分子篩的研究。在STR預(yù)混-水熱法制備ZSM-5分子篩的基礎(chǔ)上,研究了 RPB內(nèi)操作方式,進(jìn)料速率,RPB轉(zhuǎn)速,RPB預(yù)混時(shí)間對(duì)ZSM-5分子篩平均粒徑的影響規(guī)律。獲得了適宜的操作條件:操作方式為等比例循環(huán)進(jìn)料,RPB轉(zhuǎn)速為2850 rpm,硅源的進(jìn)料速率是114 mL/s,鋁源的進(jìn)料速率是311 mL/s,RPB內(nèi)預(yù)混時(shí)間為30 min。在適宜操作條件下制備出比表面積為382m2/g,800℃下分子篩晶粒結(jié)構(gòu)完好,平均粒徑300nm,粒徑分布為0.15--0.45μm的ZSM-5分子篩晶體。3.通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),RPB預(yù)混水熱法所制備的產(chǎn)品粒徑和粒徑分布要優(yōu)于商業(yè)產(chǎn)品和STR預(yù)混水熱法所制備的產(chǎn)品。與STR預(yù)混水熱法相比,RPB較短預(yù)混時(shí)間內(nèi)制備出粒徑較小、粒徑分布較窄的產(chǎn)品。本課題對(duì)STR預(yù)混與RPB預(yù)混水熱制備ZSM-5過(guò)程系統(tǒng)研究,發(fā)現(xiàn)預(yù)混過(guò)程對(duì)水熱法制備的ZSM-5分子篩的平均粒徑具有重要影響,并進(jìn)行了工藝優(yōu)化,獲得了優(yōu)化工藝參數(shù)。課題研究為水熱法制備ZSM-5分子篩提供了一條新穎的合成路線。
【圖文】：

超重力—水熱法合成納米ZSM-5分子篩