多级孔纳米ZSM-5分子筛的制备及催化应用

发布时间：2020-08-24 07:29

【摘要】：本论文中,在无有机结构模板剂(OSDA)条件下,合成具有多级孔结构的纳米ZSM-5沸石分子筛和纳米Y沸石分子筛团聚体。在采用聚合物-晶种协同辅助的基本策略合成多级孔纳米ZSM-5分子筛时,其基本原理是:向初期反应母液添加少量目标沸石的晶种溶液,促使无机源物质快速解聚、重排,进而强化成核过程;添加聚丙烯酰胺(PAM)形成凝胶网络,并利用网格间隙容纳分子筛基本构筑单元(Composition Biulding Units,CBU)或初期获得的纳米颗粒,对其生长进行限制;同时,利用CBU对呈团聚状态的聚丙烯酰胺基团进行包覆;在随后的晶化过程中采用较苛刻的实验条件,调控分子筛骨架元素溶解、重排、融合、再生长过程(Ostwald Effect);合成具有高结晶度和大量多级孔结构的纳米分子筛团聚体。研究了阴离子聚丙烯酰胺(PAM,Mn≈3000000)的浓度、晶种添加量、反应体系的碱度和晶化温度对产物结构性质的影响,并对晶内介孔的形成的机制进行研究。发现:(ⅰ)引入ZSM-5晶种溶液可高效的促进成核过程;(ⅱ)PAM凝胶网络加速分子筛合成中诱导期的相分离过程,对所得的超细MFI结构构筑单元进行“限域固定”,脱除后对应产物中的晶间介孔结构;(ⅲ)部分PAM团聚物被ZSM-5基本构筑单元包覆,可对应产物中的晶内介孔结构。由于存在多样的多级孔结构,制备的纳米ZSM-5团聚体具备了优异的传质性能。在固体塑料废弃物(SPW)模型化合物,低密度聚乙烯(LDPE)的催化降解反应中显示了高催化活性,表观反应活化能由~170 kJ·mol~(-1)降低至~95 kJ·mol~(-1)。在不同聚合物空间限域的条件下,合成多级孔纳米Y分子筛团聚体,系统研究了不同模板策略的调控作用,包括具有不同分子量的聚合物,硬模板和非离子表面活性剂胶束。总之,引入小分子量Mn≈3000000的PAM后,可以合成出高度有序,结晶度较高的纳米Y分子筛团聚体;当使用大分子量Mn≥5000000的PAM作为模板时,产生的Y分子筛具有“穴”状的介观结构,类似于使用纳米碳粉作为硬模板时获得的介孔结构。
【学位授予单位】：齐鲁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O643.36

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本文编号：2802176