低維納米沸石相較于常規(guī)沸石,具有更小的粒徑,更大的比表面積,較短的孔道,較多的可接觸酸性位點。因此,催化性能優(yōu)異,但是其制備需使用特殊且價格昂貴的模板劑,阻礙了其大范圍應用。本論文以纖維狀凹凸棒石黏土（凹土）、管狀埃洛石、片狀高嶺土為原料和模板,通過加熱酸化、有機物插層剝離等方法對黏土進行解離,隨后在原料表面包裹一層惰性材料,原位晶化合成低維納米沸石。論文研究了黏土的分散、解離和包覆,考察了合成條件、惰性材料、原料處理方式等對沸石形成的影響,通過XRD、FT-IR、SEM等表征方法對沸石進行了表征,探討了惰性材料限制空間下黏土原位轉變?yōu)榉惺臋C理,研究了低維沸石在己酸芐酯的制備與環(huán)己烷氧化中的催化性能以及材料的構效關系。具體結論如下:（1）通過對輥擠壓作用,得到了分散的凹土纖維;利用尿素對高嶺土進行插層處理,尿素分散產(chǎn)生的膨脹力可以將高嶺土片層撐開,得到高嶺土納米片。通過二甲亞砜的插層以及苯胺替代,可以將苯胺引入到高嶺土片層中。（2）以凹土纖維或者埃洛石纖維為原料,可以制備出ZSM-5沸石和TS-1沸石納米纖維。凹土僅需酸化處理即可;而對于埃洛石,碳化時的高溫以及高濃度鹽酸浸出處理,有... 

【文章來源】：淮陰工學院江蘇省

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

ZSM-5沸石單元結構和孔道結構

淮陰工學院碩士學位論文第6頁沸石晶體。1.5.2硬模板法硬模板是指模板劑僅僅起到填充與支撐的作用，并不參與到沸石的晶化過程中，這些物質通常具有發(fā)達的孔道或本身為粒徑較小的惰性物質，如圖1.3。常見的硬模板有碳納米顆粒、聚乙烯小球、碳氣凝膠等等[43,44]。Holland等人[45]最早使用硬模板法制備介孔沸石。他們采用緊密堆積的聚苯乙烯小球作為硬模板，在周圍的縫隙中填入制備沸石所需的原料，而后進行晶化反應，最后通過煅燒除去模板。在2000年，Jacobsen等人[46]以類似的方法制備出介孔沸石，他們選擇了納米碳顆粒（約12nm）作為硬模板，將其分散于制備沸石的初始原料中，隨著晶化反應的進行這些碳顆粒被包裹在沸石結構中，后通過煅燒除去這些碳顆粒。上述方法合成的沸石雖然具有介孔結構，但是介孔之間相互獨立，不夠連通。隨后，Tao等人[47]在此基礎上對該方法進行了改進，他們利用碳氣凝膠作為模板，將沸石的前驅體引入到孔道中然后再水熱晶化，最后煅燒除去模板劑，得到了介孔相互連通且孔道均一的介孔沸石。圖1.3硬模板法制備介孔沸石的示意圖Figure1.3Imageofmesoporouszeolitepreparedbyhardtemplatemethod1.5.3后處理法后處理法主要是利用高溫蒸汽或者酸堿溶液，對已經(jīng)合成好的沸石進行處理，從而使得沸石內部產(chǎn)生空缺形成介孔的方法[48]，主要包括脫鋁法與脫硅法。其中脫鋁法是使用高溫和酸洗的方式脫去沸石骨架中的鋁原子，從而產(chǎn)生介孔的方法[49,50]，高溫蒸汽法可以將骨架內部的鋁原子轉移到骨架之外，從而使得Lewis酸性位點數(shù)目增多，對于某些Lewis酸的催化反應是有利的。酸脫鋁法目前主要使用HCl，可以將鋁原子溶解到酸性溶液中，此方法的優(yōu)點在于脫除的鋁原子被直接溶解出不會阻塞沸石孔道。S.Kumar等[51]以HCl、(NH4)

淮陰工學院碩士學位論文第8頁米沸石時，加入了十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）利用CTAB疏水端的抑制作用，實現(xiàn)了可控厚度的FER納米沸石片的合成，通過該方法合成出的沸石具有優(yōu)異的分子傳輸性能，在催化反應中擁有良好的穩(wěn)定性。通過以上分析可以看出，使用傳統(tǒng)方法合成低維納米沸石時通常需要用到價格昂貴且結構復雜的模板劑，且合成步驟復雜，故尋找一條簡單、廉價的路線合成低維納米沸石就成為研究的難點。1.7天然低維納米材料自然界中存在諸多的天然黏土礦物，顆粒比較細小且多為片狀，也有部分為纖維狀、棒狀、管狀等特殊結構，是天然的低維納米材料。其中凹凸棒石粘土與埃洛石具有典型的纖維狀或棒狀結構，高嶺土具有典型的片層狀結構。下面將一一介紹這三種典型的黏土礦物。1.7.1凹凸棒石黏土的簡介凹凸棒石黏土又簡稱凹土，是一種富鎂硅酸鹽黏土礦物。其基本結構為層鏈狀，礦物結構為2:1型，即兩層硅氧四面體頂點相對，中間為鋁氧八面體如圖1.4，在沿著x軸的方向處，每個硅氧四面體每隔一定距離便會出現(xiàn)一次倒置，這樣在其表面便會形成一條平行與x軸的通道[60,61]。通過圖1.5可以發(fā)現(xiàn)凹凸棒石粘土微觀晶體結構為長纖維狀或較短的棒狀晶體，且各個棒晶之間相互糾纏、交聯(lián)。圖1.4凹凸棒石粘土平面投影圖圖1.5凹凸棒石粘土的SEM照片F(xiàn)igure1.4PlaneprojectionofattapulgiteFigure1.5SEMimageofattapulgite1.7.2高嶺土的簡介高嶺土是一種以高嶺石為基本組成的礦物類型，高嶺土資源豐富且分布廣泛，在我國的福建、廣東、湖南、江西、陜西、以及江蘇等地均有較為廣泛的分布，目前的已探明儲量達14.68億噸。礦物結構為1:1型如圖1.6，其結構單元層由鋁氧八面體與硅氧四面體構成[62]。其中硅氧四面體和鋁氧八面體共用硅氧四面體頂

【參考文獻】：
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