采用動態(tài)水熱合成的方法,以環(huán)己亞胺（HMI）為模板劑,合成了納米片狀MCM-22沸石。并考察了不同硅源、HMI用量以及堿源對沸石合成的影響規(guī)律。結(jié)果表明:以硅溶膠為硅源時,在較寬的硅鋁摩爾比范圍（SiO₂/Al₂O₃,30—100）內(nèi)得到高結(jié)晶度的MCM-22沸石;而以氣相二氧化硅為硅源時,則在較窄的硅鋁比范圍內(nèi)（30—70）才能得到結(jié)晶度較好的沸石樣品;用NaF或KF為堿源,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的NaOH,同樣能夠合成高結(jié)晶度MCM-22沸石。上述合成的MCM-22沸石樣品具有納米片交錯堆積的花狀形貌,比表面積為500—600 m²/g,總孔容為0.4—0.6 cm³/g。此外,以MCM-22沸石為模板,通過高溫分解乙烯將碳沉積到沸石片的表面,除去MCM-22沸石后,獲得納米多孔碳材料。 

【文章來源】：化學工程. 2020,48(07)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

不同硅鋁比條件下以硅溶膠和氣相二氧化硅為硅源合成的MCM-22沸石樣品的XRD圖

以硅溶膠和氣相二氧化硅為硅源,考察合成體系中模板劑的用量對MCM-22結(jié)晶度的影響。以硅溶膠為硅源,當HMI/SiO2為0.1時,如圖2(a)所示,僅在2θ=20°—27°已經(jīng)明顯檢測MCM-22的特征衍射峰,增加HMI/SiO2至0.3,檢測到與MCM-22相關(guān)的所有特征衍射峰,且具有較高的峰強度,繼續(xù)增加HMI/SiO2摩爾比(0.7—1.1),其特征衍射峰的峰強度有所降低,表明樣品的結(jié)晶度有所降低[圖2(a)]。當以氣相二氧化硅作硅源時,觀察到相似的實驗結(jié)果[圖2(b)],以HMI/SiO2為0.3獲得的MCM-22沸石的結(jié)晶度為100%,計算樣品的結(jié)晶度,結(jié)果見表3。由表可知,無論以硅溶膠還是以氣相二氧化硅為硅源,當HMI/SiO2為0.3時,所制備的MCM-22沸石具有最好的結(jié)晶度。此外,與硅溶膠相比,以氣相二氧化硅為硅源,在HMI/SiO2較低時,所得樣品具有更高的結(jié)晶度。當HMI/SiO2為0.1時,以氣相二氧化硅為硅源制備的樣品,在2θ=7°—9°以及20°—27°均能檢測到MCM-22沸石的特征衍射峰,結(jié)晶度為81%;而以硅溶膠為硅源所制備的樣品,僅在2θ=20°—27°檢測到MCM-22沸石的特征衍射峰,結(jié)晶度為60%。這可能因為氣相二氧化硅為小粒徑粉末,在較少的油狀HMI存在時,硅酸根離子和鋁酸根離子就能在HMI的作用下聚合成核,而硅溶膠為SiO2水溶液,和油狀HMI較難互溶,造成硅源和模板劑難以充分接觸。因此,以氣相二氧化硅為硅源,較低的HMI/SiO2就能合成結(jié)晶度較高的MCM-22沸石。表3 在不同模硅比下以硅溶膠和氣相二氧化硅為硅源合成樣品的結(jié)晶度Table 3 Crystallinity of samples synthesized from silica gel and fumed silica respectively at different HMI/SiO2 ratios n(HMI)/n(SiO2) 0.1 0.3 0.7 0.9 1.1 硅溶膠相對結(jié)晶度/% 60 98 87 59 52 氣相硅膠相對結(jié)晶度/% 81 100 84 82 47

以NaF代替NaOH,在投料摩爾比為1 SiO2 ∶0.033 Al2O3 ∶(0.11—0.15)Na2O ∶0.3 HMI ∶(25—45)H2O時合成了MCM-22分子篩,樣品比表面積可達608 m2/g。圖3(a)為不同Na2O/SiO2合成樣品的XRD圖。以n(Na2O)/(SiO2)=0.11樣品的結(jié)晶度為100%進行計算,Na2O/SiO2為0.135和0.15樣品的相對結(jié)晶度分別為88%和95%。這些結(jié)果表明,以NaF代替NaOH,合成體系NaF的添加量范圍更大,且不易生成ZSM-5雜相[19]。以KF為堿源,在投料摩爾比為1 SiO2 ∶0.033 Al2O3 ∶(0.10—0.2)K2O ∶0.03 HMI ∶45 H2O時均可合成MCM-22分子篩。圖3(b)為不同K2O/SiO2條件下合成樣品的XRD圖,以n(K2O)/n(SiO2)=0.2樣品的結(jié)晶度為100%進行計算,K2O/SiO2為0.1和0.15樣品的相對結(jié)晶度分別為86%和82%。表明以KF為礦化劑,原料的K2O/SiO2在0.1—0.2內(nèi)皆可合成出MCM-22分子篩,在n(K2O)/(SiO2)=0.2時樣品的結(jié)晶度最高。而以NaOH為堿源,僅在n(Na2O)/(SiO2)=0.11—0.16內(nèi)才能得到MCM-22分子篩。從以上結(jié)果可以推測,K+的存在對MCM-22分子篩的合成起促進作用,這與Wu等[15]研究結(jié)果一致。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]不同形貌MCM-22分子篩的合成及其催化性能[J]. 王振東,張云賢,張斌,孫洪敏,楊為民.  石油學報(石油加工). 2014(01)
[2]MCM-22分子篩的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及合成和應用前景[J]. 彭建彪,謝素娟,徐龍伢,王清遐.  天然氣化工. 2001(02)

博士論文
[1]MCM-22分子篩的合成與應用研究[D]. 牛雄雷.中國科學院研究生院（大連化學物理研究所） 2006



本文編號：3140090