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(diǎn)。因此,催化性能優(yōu)異,但是其制備需使用特殊且價(jià)格昂貴的模板劑,阻礙了其大范圍應(yīng)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(jī)物插層剝離等方法對(duì)黏土進(jìn)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(duì)沸石形成的影響,通過XRD、FT-IR、SEM等表征方法對(duì)沸石進(jìn)行了表征,探討了惰性材料限制空間下黏土原位轉(zhuǎn)變?yōu)榉惺臋C(jī)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(gòu)效關(guān)系。具體結(jié)論如下:（1）通過對(duì)輥擠壓作用,得到了分散的凹土纖維;利用尿素對(duì)高嶺土進(jìn)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(duì)于埃洛石,碳化時(shí)的高溫以及高濃度鹽酸浸出處理,有... 

【文章來源】：淮陰工學(xué)院江蘇省

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

ZSM-5沸石單元結(jié)構(gòu)和孔道結(jié)構(gòu)

淮陰工學(xué)院碩士學(xué)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(zhì)通常具有發(fā)達(dá)的孔道或本身為粒徑較小的惰性物質(zhì)，如圖1.3。常見的硬模板有碳納米顆粒、聚乙烯小球、碳?xì)饽z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(jìn)行晶化反應(yīng)，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(yīng)的進(jìn)行這些碳顆粒被包裹在沸石結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，但是介孔之間相互獨(dú)立，不夠連通。隨后，Tao等人[47]在此基礎(chǔ)上對(duì)該方法進(jìn)行了改進(jìn)，他們利用碳?xì)饽z作為模板，將沸石的前驅(qū)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(duì)已經(jīng)合成好的沸石進(jìn)行處理，從而使得沸石內(nèi)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(nèi)部的鋁原子轉(zhuǎn)移到骨架之外，從而使得Lewis酸性位點(diǎn)數(shù)目增多，對(duì)于某些Lewis酸的催化反應(yīng)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(diǎn)在于脫除的鋁原子被直接溶解出不會(huì)阻塞沸石孔道。S.Kumar等[51]以HCl、(NH4)

淮陰工學(xué)院碩士學(xué)位論文第8頁米沸石時(shí)，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(shí)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(yīng)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(shí)通常需要用到價(jià)格昂貴且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模板劑，且合成步驟復(fù)雜，故尋找一條簡(jiǎn)單、廉價(jià)的路線合成低維納米沸石就成為研究的難點(diǎn)。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(xì)小且多為片狀，也有部分為纖維狀、棒狀、管狀等特殊結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)，高嶺土具有典型的片層狀結(jié)構(gòu)。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(jiǎn)介凹凸棒石黏土又簡(jiǎn)稱凹土，是一種富鎂硅酸鹽黏土礦物。其基本結(jié)構(gòu)為層鏈狀，礦物結(jié)構(gòu)為2:1型，即兩層硅氧四面體頂點(diǎn)相對(duì)，中間為鋁氧八面體如圖1.4，在沿著x軸的方向處，每個(gè)硅氧四面體每隔一定距離便會(huì)出現(xiàn)一次倒置，這樣在其表面便會(huì)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(jié)構(gòu)為長(zhǎng)纖維狀或較短的棒狀晶體，且各個(gè)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(jiǎn)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(chǔ)量達(dá)14.68億噸。礦物結(jié)構(gòu)為1:1型如圖1.6，其結(jié)構(gòu)單元層由鋁氧八面體與硅氧四面體構(gòu)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(xiàn)】：
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