纳米片状MCM-22沸石的合成及表征
发布时间：2021-04-15 21:11
采用动态水热合成的方法,以环己亚胺（HMI）为模板剂,合成了纳米片状MCM-22沸石。并考察了不同硅源、HMI用量以及碱源对沸石合成的影响规律。结果表明:以硅溶胶为硅源时,在较宽的硅铝摩尔比范围（SiO2/Al2O3,30—100）内得到高结晶度的MCM-22沸石;而以气相二氧化硅为硅源时,则在较窄的硅铝比范围内（30—70）才能得到结晶度较好的沸石样品;用NaF或KF为碱源,代替传统的NaOH,同样能够合成高结晶度MCM-22沸石。上述合成的MCM-22沸石样品具有纳米片交错堆积的花状形貌,比表面积为500—600 m2/g,总孔容为0.4—0.6 cm3/g。此外,以MCM-22沸石为模板,通过高温分解乙烯将碳沉积到沸石片的表面,除去MCM-22沸石后,获得纳米多孔碳材料。
【文章来源】：化学工程. 2020,48(07)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
不同硅铝比条件下以硅溶胶和气相二氧化硅为硅源合成的MCM-22沸石样品的XRD图
以硅溶胶和气相二氧化硅为硅源,考察合成体系中模板剂的用量对MCM-22结晶度的影响。以硅溶胶为硅源,当HMI/SiO2为0.1时,如图2(a)所示,仅在2θ=20°—27°已经明显检测MCM-22的特征衍射峰,增加HMI/SiO2至0.3,检测到与MCM-22相关的所有特征衍射峰,且具有较高的峰强度,继续增加HMI/SiO2摩尔比(0.7—1.1),其特征衍射峰的峰强度有所降低,表明样品的结晶度有所降低[图2(a)]。当以气相二氧化硅作硅源时,观察到相似的实验结果[图2(b)],以HMI/SiO2为0.3获得的MCM-22沸石的结晶度为100%,计算样品的结晶度,结果见表3。由表可知,无论以硅溶胶还是以气相二氧化硅为硅源,当HMI/SiO2为0.3时,所制备的MCM-22沸石具有最好的结晶度。此外,与硅溶胶相比,以气相二氧化硅为硅源,在HMI/SiO2较低时,所得样品具有更高的结晶度。当HMI/SiO2为0.1时,以气相二氧化硅为硅源制备的样品,在2θ=7°—9°以及20°—27°均能检测到MCM-22沸石的特征衍射峰,结晶度为81%;而以硅溶胶为硅源所制备的样品,仅在2θ=20°—27°检测到MCM-22沸石的特征衍射峰,结晶度为60%。这可能因为气相二氧化硅为小粒径粉末,在较少的油状HMI存在时,硅酸根离子和铝酸根离子就能在HMI的作用下聚合成核,而硅溶胶为SiO2水溶液,和油状HMI较难互溶,造成硅源和模板剂难以充分接触。因此,以气相二氧化硅为硅源,较低的HMI/SiO2就能合成结晶度较高的MCM-22沸石。表3 在不同模硅比下以硅溶胶和气相二氧化硅为硅源合成样品的结晶度Table 3 Crystallinity of samples synthesized from silica gel and fumed silica respectively at different HMI/SiO2 ratios n(HMI)/n(SiO2) 0.1 0.3 0.7 0.9 1.1 硅溶胶相对结晶度/% 60 98 87 59 52 气相硅胶相对结晶度/% 81 100 84 82 47
以NaF代替NaOH,在投料摩尔比为1 SiO2 ∶0.033 Al2O3 ∶(0.11—0.15)Na2O ∶0.3 HMI ∶(25—45)H2O时合成了MCM-22分子筛,样品比表面积可达608 m2/g。图3(a)为不同Na2O/SiO2合成样品的XRD图。以n(Na2O)/(SiO2)=0.11样品的结晶度为100%进行计算,Na2O/SiO2为0.135和0.15样品的相对结晶度分别为88%和95%。这些结果表明,以NaF代替NaOH,合成体系NaF的添加量范围更大,且不易生成ZSM-5杂相[19]。以KF为碱源,在投料摩尔比为1 SiO2 ∶0.033 Al2O3 ∶(0.10—0.2)K2O ∶0.03 HMI ∶45 H2O时均可合成MCM-22分子筛。图3(b)为不同K2O/SiO2条件下合成样品的XRD图,以n(K2O)/n(SiO2)=0.2样品的结晶度为100%进行计算,K2O/SiO2为0.1和0.15样品的相对结晶度分别为86%和82%。表明以KF为矿化剂,原料的K2O/SiO2在0.1—0.2内皆可合成出MCM-22分子筛,在n(K2O)/(SiO2)=0.2时样品的结晶度最高。而以NaOH为碱源,仅在n(Na2O)/(SiO2)=0.11—0.16内才能得到MCM-22分子筛。从以上结果可以推测,K+的存在对MCM-22分子筛的合成起促进作用,这与Wu等[15]研究结果一致。
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同形貌MCM-22分子筛的合成及其催化性能[J]. 王振东,张云贤,张斌,孙洪敏,杨为民. 石油学报(石油加工). 2014(01)
[2]MCM-22分子筛的结构、性质及合成和应用前景[J]. 彭建彪,谢素娟,徐龙伢,王清遐. 天然气化工. 2001(02)
博士论文
[1]MCM-22分子筛的合成与应用研究[D]. 牛雄雷.中国科学院研究生院（大连化学物理研究所） 2006
本文编号：3140090
【文章来源】：化学工程. 2020,48(07)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
不同硅铝比条件下以硅溶胶和气相二氧化硅为硅源合成的MCM-22沸石样品的XRD图
以硅溶胶和气相二氧化硅为硅源,考察合成体系中模板剂的用量对MCM-22结晶度的影响。以硅溶胶为硅源,当HMI/SiO2为0.1时,如图2(a)所示,仅在2θ=20°—27°已经明显检测MCM-22的特征衍射峰,增加HMI/SiO2至0.3,检测到与MCM-22相关的所有特征衍射峰,且具有较高的峰强度,继续增加HMI/SiO2摩尔比(0.7—1.1),其特征衍射峰的峰强度有所降低,表明样品的结晶度有所降低[图2(a)]。当以气相二氧化硅作硅源时,观察到相似的实验结果[图2(b)],以HMI/SiO2为0.3获得的MCM-22沸石的结晶度为100%,计算样品的结晶度,结果见表3。由表可知,无论以硅溶胶还是以气相二氧化硅为硅源,当HMI/SiO2为0.3时,所制备的MCM-22沸石具有最好的结晶度。此外,与硅溶胶相比,以气相二氧化硅为硅源,在HMI/SiO2较低时,所得样品具有更高的结晶度。当HMI/SiO2为0.1时,以气相二氧化硅为硅源制备的样品,在2θ=7°—9°以及20°—27°均能检测到MCM-22沸石的特征衍射峰,结晶度为81%;而以硅溶胶为硅源所制备的样品,仅在2θ=20°—27°检测到MCM-22沸石的特征衍射峰,结晶度为60%。这可能因为气相二氧化硅为小粒径粉末,在较少的油状HMI存在时,硅酸根离子和铝酸根离子就能在HMI的作用下聚合成核,而硅溶胶为SiO2水溶液,和油状HMI较难互溶,造成硅源和模板剂难以充分接触。因此,以气相二氧化硅为硅源,较低的HMI/SiO2就能合成结晶度较高的MCM-22沸石。表3 在不同模硅比下以硅溶胶和气相二氧化硅为硅源合成样品的结晶度Table 3 Crystallinity of samples synthesized from silica gel and fumed silica respectively at different HMI/SiO2 ratios n(HMI)/n(SiO2) 0.1 0.3 0.7 0.9 1.1 硅溶胶相对结晶度/% 60 98 87 59 52 气相硅胶相对结晶度/% 81 100 84 82 47
以NaF代替NaOH,在投料摩尔比为1 SiO2 ∶0.033 Al2O3 ∶(0.11—0.15)Na2O ∶0.3 HMI ∶(25—45)H2O时合成了MCM-22分子筛,样品比表面积可达608 m2/g。图3(a)为不同Na2O/SiO2合成样品的XRD图。以n(Na2O)/(SiO2)=0.11样品的结晶度为100%进行计算,Na2O/SiO2为0.135和0.15样品的相对结晶度分别为88%和95%。这些结果表明,以NaF代替NaOH,合成体系NaF的添加量范围更大,且不易生成ZSM-5杂相[19]。以KF为碱源,在投料摩尔比为1 SiO2 ∶0.033 Al2O3 ∶(0.10—0.2)K2O ∶0.03 HMI ∶45 H2O时均可合成MCM-22分子筛。图3(b)为不同K2O/SiO2条件下合成样品的XRD图,以n(K2O)/n(SiO2)=0.2样品的结晶度为100%进行计算,K2O/SiO2为0.1和0.15样品的相对结晶度分别为86%和82%。表明以KF为矿化剂,原料的K2O/SiO2在0.1—0.2内皆可合成出MCM-22分子筛,在n(K2O)/(SiO2)=0.2时样品的结晶度最高。而以NaOH为碱源,仅在n(Na2O)/(SiO2)=0.11—0.16内才能得到MCM-22分子筛。从以上结果可以推测,K+的存在对MCM-22分子筛的合成起促进作用,这与Wu等[15]研究结果一致。
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同形貌MCM-22分子筛的合成及其催化性能[J]. 王振东,张云贤,张斌,孙洪敏,杨为民. 石油学报(石油加工). 2014(01)
[2]MCM-22分子筛的结构、性质及合成和应用前景[J]. 彭建彪,谢素娟,徐龙伢,王清遐. 天然气化工. 2001(02)
博士论文
[1]MCM-22分子筛的合成与应用研究[D]. 牛雄雷.中国科学院研究生院（大连化学物理研究所） 2006
本文编号：3140090
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