采用二次生長法（外延法）在ZSM-5（MFI型）晶體顆粒表面外延生長SAPO-34（CHA型）磷酸硅鋁分子篩殼層,合成了MFI/CHA型核殼分子篩材料。并利用X射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）、能量色散射線光譜（EDS）和傅里葉變換紅外（FTIR）光譜對其進行了表征。結(jié)果表明,核相ZSM-5的預(yù)處理步驟對于成功合成此核殼型分子篩材料十分關(guān)鍵。通過研究晶化溫度和晶化時間對MFI/CHA核殼型沸石分子篩合成的影響推測出MFI/CHA殼層生長的晶化機理,并考察在甲醇芳構(gòu)化中的擇形催化作用。 

【文章來源】：物理化學(xué)學(xué)報. 2016,32(03)北大核心SCICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

不同晶化溫度下WZS-48樣品的SEM(a－c)和TEM(d－f)圖

ActaPhys.-Chim.Sin.2016Vol.32厚度增加(圖1f)，約為15－20nm左右。影響反應(yīng)混合物分子進入核相分子篩。圖2給出的是不同晶化溫度對應(yīng)的核殼分子篩WZS-48樣品的XRD衍射圖。所有核殼材料都在2θ約為7.8°、8.7°、22.9°、24.1°等處出現(xiàn)了ZSM-5的主要特征峰，在2θ=9.5°、12.8°、16.2°、20.8°等處出現(xiàn)SAPO-34衍射峰，這說明在制備的樣品中除了含有ZSM-5核相還存在SAPO-34殼相。而且隨著溫度升高，分子篩的結(jié)晶度逐漸增大，這與SEM結(jié)果是一致的。3.1.2不同晶化時間對核殼分子篩影響第二晶化階段是MFI/CHA核殼結(jié)構(gòu)分子篩晶體生長的重要階段，該階段的晶化時間也是影響復(fù)合分子篩結(jié)晶度的一個重要參數(shù)。由圖3可見，180°C晶化24h和36h合成的樣品中ZSM-5的結(jié)晶度分別為33.1%和41.4%；隨著晶化時間延長，復(fù)合分子篩中ZSM-5的結(jié)晶度緩慢增加，晶化48h合成的MFI/CHA樣品中ZSM-5的結(jié)晶度為62.8%。當(dāng)晶化時間達到64h，相對于CHA相峰強度逐漸減弱，核殼分子篩中MFI相結(jié)晶度達到100%。說明晶化48h以后，在核相表面已經(jīng)完全外延生長出CHA殼層。圖4的SEM也證明了這一點。晶化24h以后，樣品的晶相組成發(fā)生漸進式變化，從結(jié)晶度不斷提高的SAPO-34，再到ZSM-5含量漸增的ZSM-5/SAPO-34復(fù)合分子篩，直至形成核殼分子篩。其結(jié)晶度隨晶化時間的延長而增加，至48h時，ZSM-5核相外層SAPO-34的晶化趨于完全。繼續(xù)進一步延長晶化時間，ZSM-5核相生長速率大于殼層SAPO-34。開始有部分ZSM-5晶粒伸出到SAPO-34殼層外表面。因此，晶化時間過長不利于形成MFI/CHA核殼結(jié)構(gòu)。為進一步證明MFI/CHA的核殼結(jié)構(gòu)，采用EDS對各不同晶化時間180°C晶化溫度下制備的樣品表層元素進行分析。通過對結(jié)果的分析(表1)，樣品外表面的Si和Al含量隨著晶化時間的增

A核殼結(jié)構(gòu)，因為P元素不存在ZSM-5中，僅存在于SAPO-34殼層中。3.1.3兩種方法對合成分子篩的結(jié)構(gòu)和形貌的影響由圖5可見，分別采用兩種不同核相加入方式，在合成分子篩的凝膠中引入不同狀態(tài)的核相晶種。前一種即加入ZSM-5成品到SAPO-34合成圖2不同晶化溫度下合成WZS-48樣品的XRD圖Fig.2XRDpatternsofWZS-48synthesizedwithdifferentcrystallizationtemperaturesT/°C:(a)160,(b)170,(c)180圖4不同晶化時間的WZS分子篩樣品(180°C)SEM譜圖Fig.4SEMofWZSzeolites(180°C)synthesizedwithdifferentcrystallizationtime圖3180°C時不同晶化時間的XRD譜圖Fig.3XRDpatternsofzeolitessynthesizedwithdifferentcrystallizationtimeat180°C(a)WZS-24,(b)WZS-36,(c)WZS-48,(d)WZS-64748

【參考文獻】：
期刊論文
[1]甲醇芳構(gòu)化中催化劑酸性對脫烷基、烷基化和異構(gòu)化反應(yīng)的影響[J]. 張金貴,騫偉中,湯效平,沈葵,王彤,黃曉凡,魏飛.  物理化學(xué)學(xué)報. 2013(06)
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