發(fā)布時間：2017-03-29 14:27

  本文關(guān)鍵詞：MCM-41介孔分子篩的合成方法及催化性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 本論文是以介孔分子篩MCM-41的合成與表征為主要研究內(nèi)容，以找出MCM-41的最佳合成條件、新型合成方法以及在催化領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用范圍為研究目標(biāo)。論文首先論述了無機介孔分子篩研究的意義，回顧了MCM-41介孔分子篩的研究發(fā)展歷程，概述了MCM-41介孔分子篩的特點、合成機理、合成途徑以及各種表征數(shù)據(jù)，指出了這類材料目前研究中存在的問題。由此提出本論文的研究方案，通過XRD、FT-IR、TEM和N_2等溫物理吸附研究等多種表征手段，系統(tǒng)地考察各種合成因素對全硅MCM-41介孔分子篩和含金屬雜原子的MCM-41介孔分子篩結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響。 以硅酸鈉為硅源，以十六烷基三甲基溴化胺為模板劑，采用堿性介質(zhì)中的水熱法和微波法合成了全硅MCM-41介孔分子篩。實驗結(jié)果表明，采用堿性條件下的水熱法和微波法都能夠合成出MCM-41介孔分子篩。全硅MCM-41介孔分子篩的最合適合成條件為：pH=10～11，表面活性劑CTAB／二氧化硅=0.2，水／二氧化硅=70，老化時間80min。水熱法晶化溫度130℃，晶化時間72h；微波法晶化時間2.5h，晶化功率280W。水熱法與微波法制得的MCM-41介孔分子篩各項表征參數(shù)基本一致，微波法合成MCM-41分子篩誘導(dǎo)期極短，晶化速度很快，樣品的比表面積大于1000 m~2／g，熱穩(wěn)定性大于1000 K，但水熱穩(wěn)定性有待提高。 兩種方法合成的全硅MCM-41和摻雜金屬雜原子的MCM-41的熱穩(wěn)定性均較好，經(jīng)750℃焙燒后仍能保留大部分介孔，但在900℃高溫焙燒2h后大部分介孔坍塌，比表面積減少，，孔徑分布變寬，無機骨架更趨于無定形態(tài)。采用微波焙燒技術(shù)也能除去絕大部分有機模板劑，但焙燒功率、焙燒時間不易控制。 將鈷、銅、鎳骨架改性MCM-41與全硅MCM-41對比，實驗結(jié)果表明，當(dāng)金屬M／Si=0.05～0.15時，合成的Cu-MCM-41、Co-MCM-41和Ni-MCM-41與全硅MCM-41的晶體結(jié)構(gòu)類似。金屬原子同晶取代Si進入MCM-41介孔分子篩無機骨架中，會使晶體的完整性有所下降，比表面積減小，孔徑稍大，孔徑分布較寬，當(dāng)金屬M／Si＞0.2時，部分樣品的骨架坍塌，比表面積急劇下降，XRD小角度衍射峰消失，說明金屬雜原子進入MCM-41無機骨架對其結(jié)構(gòu)有一定影響。 通過苯酚-叔丁醇烷基化反應(yīng)對微波法合成的H-MCM-41催化劑的催化性能進行了初步研究。實驗證明，采用微波法合成的H-MCM-41介孔分子篩對苯酚-叔丁醇烷基化體系具有顯著催化作用，但是產(chǎn)物選擇性與文獻記載有明顯不同，主要產(chǎn)物為4-TBP、2,6-DTBP和2,4,6-TTBP，而不是通常的2,4-DTBP。H-MCM-41的酸性大小對反應(yīng)有明顯影響，通過調(diào)整反應(yīng)溫度、空速、原料配比可以在一定程度上調(diào)節(jié)反應(yīng)的選擇性。H-MCM-41催化劑在苯酚-叔丁醇烷基化反應(yīng)體系中的使用壽命在50h左右，反應(yīng)進行到50h以后，轉(zhuǎn)化率出現(xiàn)明顯下降，說明浸漬制得的H-MCM-41的酸性中心不強，而且容易與骨架脫離。
【關(guān)鍵詞】：MCM-41 介孔分子篩 水熱 微波 烷基化 苯酚 叔丁醇
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：O643.36
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 第一章 緒論14-34
• 1.1 介孔分子篩的研究背景及現(xiàn)狀14-16
• 1.1.1 傳統(tǒng)沸石分子篩14-15
• 1.1.2 MCM-41介孔分子篩15-16
• 1.2 介孔分子篩的合成16-21
• 1.2.1 介孔分子篩的合成機理16-19
• 1.2.1.1 液晶模板(Liquid Crystal Templating,LCT)機理16-18
• 1.2.1.2 層狀中間相轉(zhuǎn)化機理18-19
• 1.2.1.3 中性模板劑合成機理19
• 1.2.2 介孔分子篩的合成方法19-21
• 1.3 介孔分子篩的結(jié)構(gòu)及表征21-27
• 1.3.1 XRD表征21-22
• 1.3.1.1 MCM-41六方介孔分子篩22
• 1.3.1.2 MCM-48立方相22
• 1.3.1.3 MCM-50層狀相22
• 1.3.2 分子篩的孔墻結(jié)構(gòu)22-23
• 1.3.3 物理等溫吸附研究23-24
• 1.3.4 TEM及SEM表征24-26
• 1.3.5 熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性26-27
• 1.4 MCM-41介孔分子篩的改性27-31
• 1.4.1 MCM-41介孔分子篩存在的不足27
• 1.4.2 改善介孔分子篩性能的途徑27-31
• 1.4.2.1 提高介孔分子篩的孔徑、孔壁厚度、骨架強度、孔壁結(jié)晶化從而改善其水熱穩(wěn)定性和酸催化活性27-29
• 1.4.2.2 向介孔分子篩中引入雜原子29
• 1.4.2.3 對介孔分子篩的化學(xué)修飾29
• 1.4.2.4 分子篩負載型超強酸催化劑29-31
• 1.5 介孔分子篩的應(yīng)用31-32
• 1.5.1 合成新型催化劑31
• 1.5.2 吸附劑31-32
• 1.5.3 在環(huán)境化學(xué)中的應(yīng)用32
• 1.6 介孔分子篩的合成方法32-33
• 1.7 介孔分子篩的發(fā)展前景33-34
• 第二章 實驗部分34-40
• 2.1 MCM-41介孔分子篩的制備34-38
• 2.1.1 實驗試劑34
• 2.1.2 實驗儀器34-35
• 2.1.3 MCM-41介孔分子篩的制備35-38
• 2.1.3.1 混合凝膠的制備裝置35
• 2.1.3.2 混合凝膠的水熱晶化裝置35
• 2.1.3.3 混合凝膠的微波晶化裝置35-36
• 2.1.3.4 全硅MCM-41介孔分子篩的制備36-37
• 2.1.3.5 金屬雜原子摻雜改性MCM-41介孔分子篩的制備37-38
• 2.1.4 熱穩(wěn)定性實驗與水熱穩(wěn)定性實驗38
• 2.1.5 微波輻射脫模實驗38
• 2.2 樣品物化性能的表征38-40
• 第三章 MCM-41介孔分子篩表征結(jié)果與討論40-65
• 3.1 XRD表征40-46
• 3.1.1 合成方法對MCM-41介孔分子篩晶形的影響40-42
• 3.1.2 金屬雜原子改性對MCM-41分子篩結(jié)構(gòu)的影響42-46
• 3.1.2.1 摻雜不同金屬雜原子對MCM-41分子篩結(jié)構(gòu)的影響42-43
• 3.1.2.2 金屬摻雜量對分子篩結(jié)構(gòu)的影響43-44
• 3.1.2.3 不同焙燒方法對MCM-41介孔分子篩孔墻結(jié)構(gòu)的影響44-45
• 3.1.2.4 水熱穩(wěn)定性45-46
• 3.2 MCM-41介孔分子篩的紅外表征(FT-IR)46-51
• 3.2.1 不同晶化條件對MCM-41介孔分子篩結(jié)構(gòu)的影響46-47
• 3.2.2 不同焙燒方法對MCM-41介孔分子篩孔墻結(jié)構(gòu)的影響47-49
• 3.2.3 模板劑的添加量對樣品的影響49-51
• 3.3 透射電鏡TEM分析51-52
• 3.4 N_2等溫吸附分析52-64
• 3.4.1 純硅MCM-41樣品的比表面積和孔徑分布54-55
• 3.4.2 金屬雜原子的摻雜量對樣品比表面積和孔徑的影響55-59
• 3.4.3 模板劑(CTAB)的不同添加量對樣品的影響59-62
• 3.4.4 樣品的熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性62-64
• 3.5 本章小結(jié)64-65
• 第四章 H-AL-MCM-41上苯酚-叔丁醇烷基化反應(yīng)催化性能測試65-77
• 4.1 前言65-66
• 4.2 反應(yīng)機理66-67
• 4.2.1 苯酚與醇烷基化反應(yīng)機理66
• 4.2.2 苯酚與異丁烯烷基化反應(yīng)機理66-67
• 4.3 實驗67-71
• 4.3.1 藥品67
• 4.3.2 反應(yīng)裝置及流程67-68
• 4.3.5 反應(yīng)條件確定68-69
• 4.3.6 產(chǎn)品分析69-71
• 4.4 結(jié)果與討論71-75
• 4.4.1 溫度對反應(yīng)的影響71-73
• 4.4.2 空速對反應(yīng)的影響73-74
• 4.4.3 催化劑酸性對反應(yīng)的影響74-75
• 4.4.4 催化劑穩(wěn)定性試驗結(jié)果75
• 4.5 本章小結(jié)75-77
• 第五章 結(jié)論與展望77-79
• 5.1 結(jié)論77-78
• 5.2 展望78-79
• 致謝79-80
• 參考文獻80-85
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文85

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 孟桂花;吳建寧;曹淼;陳宏偉;;MCM-41分子篩的制備及催化性能研究[J];當(dāng)代化工;2011年11期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李景梅;MCM-41作為藥物載體材料研究[D];長春理工大學(xué);2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 鄒照華;新型Al-Si介孔材料對砷的吸附研究[D];昆明理工大學(xué);2010年

2 錢曉巍;含鈮介孔分子篩和氧化物的制備及其在若干反應(yīng)中催化性能的研究[D];南昌大學(xué);2011年

3 楊慧;柞蠶絲肽與CTAB復(fù)合模板劑在介孔分子篩合成上的應(yīng)用研究[D];渤海大學(xué);2012年

4 于海云;負載型雜多酸催化劑的制備、表征及催化性能研究[D];內(nèi)蒙古民族大學(xué);2012年

5 趙延良;鑭系醋酸鹽改性MCM-41合成、表征及應(yīng)用[D];齊齊哈爾大學(xué);2012年

6 王歡龍;MCM-41分子篩的合成及性能的研究[D];內(nèi)蒙古科技大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：MCM-41介孔分子篩的合成方法及催化性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：274715