不同形貌ZSM-22沸石合成与表征

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随着现代科技的不断发展,人们对生活品质和生活环境的要求也在不断提高,如何获得高品质且廉价的能源被科学界提上议程。在临氢条件下进行正构烷烃加氢异构化反应是一种制备环境友好型新型燃料油的方法,ZSM-22作为该反应中的一种重要催化剂,它具有一维直通孔道体系、适宜的孔道尺寸(孔径为0.46×0.57nm)和酸强度,在反应过程中易于产物的扩散并抑制了分子筛的积碳。在工业生产中如何以更廉价的成本制备ZSM-22很重要。研究表明,在分子筛的吸附,分离,催化等过程中,沸石分子筛的形貌对分子筛的可接近性有很大的影响,如何制备出在吸附催化过程中具有良好可接近性的ZSM-22沸石分子筛,具有重要的理论和实践意义。本文采用水热合成法合成ZSM-22沸石分子筛,考察了在不同硅源,不同模板剂的条件下,晶化时间、晶化温度、碱度、模板剂的量、水量、晶种添加等条件对合成过程中的影响。在此基础上制备出了五种不同形貌的ZSM-22沸石分子筛并对其表征,并且探究了以NaOH部分取代KOH制备ZSM-22沸石分子筛,结果表明:以气相二氧化硅为硅源,DAH为模板剂,合成ZSM-22的范围为:晶化温度160℃,碱度(K2O/Al2O3)4.57.5,模板剂的量(DAH/Al2O3)为1127,水量(H2O/Al2O3)为32004400,硅铝比(Si/Al)为3060;以白炭黑为硅源,DAH为模板剂合成ZSM-22的范围为:晶化时间为3d,碱度(K2O/Al2O3)为5.57.5,模板剂的量(DAH/Al2O3)为27,水量(H2O/Al2O3)为28003600,硅铝比(Si/Al)为4550;以气相二氧化硅为硅源,有机物A为模板剂合成ZSM-22的范围为:碱度(K2O/Al2O3)为5.57.5,模板剂的量(有机物A/Al2O3)为1127,水量(H2O/Al2O3)为32004400,硅铝比(Si/Al)为3560。采用不同的合成条件制备出了不同形貌的ZSM-22沸石分子筛并对其进行表征,结果表明:以DAH为模板剂合成的ZSM-22比表面积大于以有机物A和N-乙基溴化吡啶合成的ZSM-22比表面积,其中以有机物A为模板剂合成的ZSM-22的微孔比表面积与以DAH为模板剂合成的ZSM-22微孔比表面积大致相同,以N-乙基溴化吡啶合成的ZSM-22比表面积最小;五种不同形貌的ZSM-22均含有弱酸和中强酸,弱酸量均多于中强酸的量,以DAH为模板剂合成的ZSM-22晶粒尺寸更小,酸性位更多,酸强度更强。研究表明:对以NaOH部分取代KOH制备ZSM-22的过程,控制凝胶体系中保持一定浓度的K+离子,使用气相二氧化硅为硅源,在合成过程中,KOH的使用量之比可以降低到n(KOH):n(NaOH)=0.5:7,使用有机物A为模板剂后,NaOH取代KOH的量达到最大时,制备出ZSM-22的晶粒为椭球形。
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