全硅多級孔分子篩Silicalite-1的制備及其吸附性能研究

發(fā)布時間：2020-05-15 06:30

【摘要】：隨著工業(yè)的發(fā)展,發(fā)展中國家的工業(yè)化水平也在不斷地提高,工業(yè)發(fā)展所帶來的環(huán)境污染問題越來越嚴重,所以很多專家都想方設(shè)法在預防及治理環(huán)境污染方面去深入研究。人們發(fā)現(xiàn)分子篩在這方面收效甚豐,有很大的開發(fā)利用價值。Silicalite-1分子篩由于其自身特殊的結(jié)構(gòu)構(gòu)造及物理化學性能,被廣泛應用于預防及治理環(huán)境污染的工作中。Silicalite-1分子篩屬于全硅型分子篩,是ZSM-5分子篩的全硅形式,與ZSM-5分子篩有著相同的骨架結(jié)構(gòu),但骨架中并不含有鋁元素,其孔道結(jié)構(gòu)的獨特性,有較高的水熱穩(wěn)定性、親油疏水性、擇形催化,在化工領(lǐng)域上得到了不斷發(fā)展。本論文主要工作介紹如下:1、以四丙基溴化銨為模板劑采用水熱合成法進行制備Silicalite-1分子篩,通過調(diào)控模板劑與二氧化硅的摩爾比、晶化時間、溫度等來研究影響合成Silicalite-1分子篩的因素。首先從XRD分析來看,在低溫100℃難以合成出Silicalite-1分子篩。其次從樣品氮氣吸附脫附測試數(shù)據(jù)來看,在晶化時間為24h,模板劑與二氧化硅的摩爾比相同的情況下,隨著晶化溫度的升高,樣品的比表面積逐漸增大。例如在模板劑(TPABr)與二氧化硅摩爾比為0.2、100℃晶化24h時,樣品的比表面積為289.26 m~2/g,120℃以及140℃時比表面積分別為448.16 m~2/g、454.92 m~2/g,因此140℃所制備的樣品在同模板劑(TPABr)與二氧化硅的摩爾比條件下,氮氣吸附性能較好。同樣,在140℃晶化24h條件下,隨著模板劑(TPABr)與二氧化硅摩爾比的增大,樣品的比表面積先增大后減小,分子篩內(nèi)部部分結(jié)構(gòu)被破壞,比如模板劑(TPABr)與二氧化硅摩爾比為0.2、0.35、0.5時,樣品的比表面積分別為454.92m~2/g、474.35 m~2/g、367.97 m~2/g。在140℃晶化30h時,隨著模板劑(TPABr)與二氧化硅摩爾比的增大,樣品的比表面積逐漸減小。晶化時間24h相對比晶化時間30h,樣品的氮氣吸附性能較好。綜合來看在模板劑(TPABr)與二氧化硅摩爾比為0.35、140℃晶化24h條件下所合成的樣品氮氣吸附性能較好。2、以四丙基氫氧化銨為模板劑,通過改變水的用量、晶化溫度、晶化時間來影響Silicalite-1分子篩的合成。對所制備的樣品進行N_2吸附-脫附測試可知:在晶化時間為24h條件下,隨著晶化溫度的升高,樣品的比表面積也隨之增大。當水與正硅酸乙酯的摩爾比為90、100以及110時,隨晶化溫度改變樣品的比表面積相差分別為125 m~2/g、35 m~2/g、30 m~2/g左右。雖然在這三種不同水與正硅酸乙酯的摩爾比條件下,隨著溫度的升高,樣品的比表面積會隨之增大,但是從差值來看,樣品在一定程度上存在結(jié)構(gòu)部分破壞。同時對比晶化時間為24h以及30h時,發(fā)現(xiàn)晶化時間為24h時相對較好。3、采用雙模板劑來合成Silicalite-1分子篩,兩種模板劑為四丙基溴化銨、四丙基氫氧化銨。首先在XRD表征中通過與標準卡片進行對比,在五個標準特征衍射峰位置處均有衍射峰的存在,且在其他位置未發(fā)現(xiàn)明顯雜峰。其次對樣品進行N_2吸附脫附表征分析,在模板劑(TPABr和TPAOH)與二氧化硅的摩爾比為0.3時,氣相二氧化硅作為硅源合成的樣品比表面積隨著晶化溫度的改變,相比白炭黑和正硅酸乙酯為硅源合成的樣品比表面積相差較大,其中氣相二氧化硅、白炭黑和正硅酸乙酯隨晶化溫度改變比表面積差值分別為114.25 m~2/g、29.9 m~2/g和6.09 m~2/g,說明通過改變晶化溫度,氣相二氧化硅作為硅源合成的樣品比表面積容易有很大的改變。同樣在模板劑(TPABr和TPAOH)與二氧化硅的摩爾比為0.25時也可以得出同樣結(jié)論。
【圖文】：

結(jié)構(gòu)示意圖,全硅,應用特點,分子篩