磁性介孔ZSM-11复合材料的制备及其性能研究

发布时间：2020-08-20 17:20

【摘要】：近年来,人们广泛关注具有介孔孔道的分子筛材料,分子筛是在结晶微孔分子筛中引入一定数目的介孔通道。ZSM-11即属于此类分子筛,复合孔道的分子筛材料既有微孔分子筛良好的热稳定性和较强的催化活性能,又具有介孔材料通畅的传质孔道。介孔分子筛具有潜在的应用价值,可望在催化、医药、环保、吸附分离、化学工业、石油化工以及新材料等领域得到广泛的应用。可用作离子交换材料、吸附剂、催化剂等。由于ZSM-11分子筛与ZSM-5分子筛具有极其相似的结构,所以在合成ZSM-11分子筛的过程中很容易出现ZSM-5分子筛的杂晶,因此困难在于合成纯相ZSM-11分子筛。而且在分子筛的应用过程中,其提取与分离成了一定问题。鉴于目前存在的问题,通过对ZSM-11分子筛合成方法的改进,继而制备核壳结构的磁性复合材料Fe_3O_4@ZSM-11,以铁氧体为核、ZSM-11为壳,进一步完善其性能、扩大应用领域,本文主要工作内容如下:1、通过一步水热合成法制备介孔材料ZSM-11,分别改变制备过程中晶化温度和时间、模板剂与硅源的比值合成出系列样品,观察所合成的ZSM-11分子筛形貌与性能变化情况。根据表征结果显示,所合成的分子筛ZSM-11中没有ZSM-5的杂峰出现,微观结构具有较为均匀的球形形貌,所得到的样品没有ZSM-5分子筛的杂晶出现,比表面积数值为256.7~298.6m~2/g。2、利用水热合成法在磁性颗粒Fe_3O_4表面包裹一层有序介孔材料,形成磁性纳米颗粒为核的磁性复合材料Fe_3O_4@ZSM-11,通过改变Fe_3O_4的添加量,观察复合材料的形貌与性能变化,所得到的Fe_3O_4@ZSM-11复合材料微观结构具有较为均匀的球形形貌,在硅源与模板剂的摩尔比为100:17,晶化温度为135℃,晶化时间为6天的实验方案里加入0.5g时所合成的样品有序性最好,并且根据N_2吸附脱附等温曲线的回滞环最为明显来证明该样品所引入的介孔量最大,比表面积最大,数值为318.6159m2/g。
【学位授予单位】：广西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB33
【图文】：

骨架,步骤,孔道,弦型

图 1.1 ZSM-11 与 ZSM-5 骨架形成步骤1.1.2 ZSM-11 的结构与合成ZSM-5 骨架体系是两种相互交叉的孔道，平行于 a 轴方向的十元环孔道呈弦型，拐角为 150 °左右，孔径为 5.5×5.1 ，称为 Zig-Zag 孔道；平行于 b 轴

示意图,骨架结构,孔道,示意图

图 1.2 MFI 和 MEL 骨架结构及其孔道交叉处示意图虽然 ZSM-11 与 ZSM-5 结构与孔径极其相似，均为十元环构成的十字交道结构，但是 ZSM-11 相对于被广泛研究的 ZSM-5 来说其研究一直都比较为其骨架的高度对称结构，所导致的其在合成方面存在着一定的困难[7]，也

工艺流程图,分子筛制备,纯相,工艺流程图

10图 2.1 纯相 ZSM-11 分子筛制备工艺流程图具体实验步骤如下：（1）制备混合物溶液 I ：分别称取硅溶胶、不同比例的四丁基溴化胺和去离子水后，将三种物质加入烧杯 I 中混合搅拌均匀至无沉淀物，得到混合溶液 I；（2）制备混合溶液 II ：分别称取硫酸铝、氢氧化钠和去离子水后，将三种物质加入烧杯 II 中混合搅拌均匀至无颗粒，得到混合溶液 II；（3）将混合溶液 I 倒入圆底烧瓶内，置于磁力搅拌器内，在不断搅拌下，将混合溶液 II 缓慢滴加至混合溶液 I 中，继续强搅 3h，得到初始凝胶；（4）将得到的初始凝胶，装入清洗干净的聚四氟乙烯内衬的反应釜内；（5）将反应釜置于干燥箱内，按指定温度与时间进行晶化；（6）晶化完成后，待反应釜冷却，清洗抽滤装置，将反应釜内的固体与母液分离；

【参考文献】