磷酸盐分子筛的合成及储氢性能研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:star2006111
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沸石分子筛因其结构的丰富性、可调性,孔道的多样性等特点,作为储氢材料已引起广大学者的关注。磷酸盐分子筛作为一类重要的无机多孔材料其独特的骨架结构和表面选择性使其在催化、吸附、分离等各个领域得到了广泛的应用。到目前为止,该类分子筛在氢吸附方面除有限的工作外还未有过系统的研究,而其结构上的特点为储氢提供了潜在的条件。本文采用水热合成的方法分别以四乙基氢氧化铵、甲胺、吗啉为模板剂合成了AlPO4-5、AlPO4-53、SAPO-34分子筛,并研究了它们的合成规律。采用XRD、SEM、FT-IR分析手段对合成样品进行了表征。用TG和XRD方法考察了AlPO4-5、AlPO4-53、SAPO-34、(NH4)ZnPO4-HEX和ZrPO4-Py分子筛的热稳定性,然后在干冰和液氮温度下测试了各自的储氢性能。得到以下主要研究结果:第一,在水热体系中,以四乙基氢氧化铵为模板剂,在原料摩尔配比为Al2O3:P2O5:TEAOH:H2O=1:1:0.6:40,晶化温度150℃,晶化时间3天,能够合成出主孔道为12元环的AlPO4-5分子筛,其晶体形貌为片状堆积体。样品在500℃活化6小时后的储氢性能研究表明:在1.7MPa、195K和77K下,AlPO4-5分子筛的储氢量分别为0.5 wt.%和1.0 wt.%。195K时该分子筛有着稳定的放氢平台,77K下,随着压力的增加,储氢量有明显的增加趋势。第二,在水热体系中,以甲胺为模板剂,在反应物摩尔组成为Al2O3:P2O5:CH3NH2:H2O=1:1:1.25:40,晶化温度180℃,晶化时间3天,能够合成出结晶度较好的AlPO4-53分子筛,其晶体形貌为片状形成的堆积体。样品在550℃活化6小时后的储氢性能研究表明:在1.7MPa、195K和77K下,AlPO4-53分子筛的储氢量分别为0.52 wt.%和1.40 wt.%。195K时该分子筛有着稳定的放氢平台,77K下,随着压力的增加,储氢量增加,但增加趋势缓慢。第三,在水热体系中,以吗啉为模板剂,在反应物摩尔组成为Al2O3:P2O5:SiO2:C4H9ON:H2O=1:1.06:1.08:2.1:66,晶化温度200℃,晶化时间2天,能够合成出结晶度较好、主孔道为8元环的SAPO-34分子筛,其晶体形貌是边长为25μm的立方体。样品在550℃活化6小时后的储氢性能研究表明:在1.7MPa、195K和77K下,SAPO-34分子筛的储氢量分别为0.54wt.%和1.42 wt.%。195K时该分子筛有着稳定的放氢平台,77K下,随着压力的增加,储氢量增加,但增加趋势不大。第四,(NH4)ZnPO4-HEX分子筛的样品在250℃活化6小时的储氢性能研究表明:在1.7MPa、195K和77K下,该分子筛的储氢量分别为0.50wt.%和0.68 wt.%。且在195K下,该分子筛有着稳定的放氢平台,77K下,随着压力的增加,储氢量也呈现出明显的增加趋势。第五,ZrPO4-py分子筛的样品在450℃活化6小时的储氢性能研究表明:1.7MPa、195K和77K下,该分子筛的储氢量分别为0.54 wt.%和0.72wt.%。且在195K下,该分子筛有着较为稳定的放氢平台,在77K下,随着压力的增加,储氢量同样呈现出明显的增加趋势。
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