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新材料的探索一直是基础研究的重要课题。微孔分子筛正是这样一类材料,它精巧的结构和独特的性质一直吸引着各国科学家的注意,是当前的研究热点之一。
本论文旨在发现沸石分子筛新相和合成沸石分子筛的新有机模板剂。首先在HF-Al2O3-SiO2-有机胺-H2O体系中,探索了合成新型低硅沸石的可能性。在有机近非水体系中,用甲哌嗡作模板剂,考察笼形类沸石单晶的合成规律。在Na2O-Al2O3-SiO2-H2O合成体系中,分别考察了甲哌嗡和哌嗪作为模板剂的沸石合成规律。考察了在TEAOH-TMABr-Al2O3-SiO2-H2O体系沸石的合成规律。得到以下主要研究结果:
1.在HF-Al2O3-SiO2-乙二胺-H2O体系中,乙二胺作为模板剂能够合成一个具有新型晶体结构的低硅铝比沸石AS-1。其最佳合成条件是3.0HF∶Al2O3∶1.5SiO2∶8.0EDA∶100H2O,合成温度100 C,晶化时间7天。AS-1沸石是粒径为微米到亚微米的颗粒,晶体为不规则片状。AS-1沸石属于四方晶系,空间群为P42,晶胞参数a=b=14.57(A),c=8.89(A),V=1887(A)3。
2.在HF-SiO2-甲哌嗡-Et3N有机近非水体系中,可以合成NON单晶,甲哌嗡是模板剂,F-和Et3N的存在提供了适宜的单晶生长环境。溶剂有机胺的选择是非常重要的,不同的有机胺做溶剂会对NON的形貌产生一定的影响,用三乙胺做溶剂得到的单晶形貌完美,尺寸为200×170×25μm。
3.在HF-SiO2-甲哌嗡-吡咯烷有机近非水体系下,可以合成MTN单晶,晶体尺寸是130×130μm。甲哌嗡和吡咯烷对MTN单晶的合成共同具有模板作用,F-的存在有利于单晶的生长。
4.在Na2O-Al2O3-SiO2-甲哌嗡-H2O体系中,可以合成LEV沸石,甲哌嗡对LEV沸石的合成起结构导向剂的作用。配料Si/Al(摩尔比)在5-100的范围内,均能得到LEV沸石。孔径较小的LEV沸石在丙烯水合反应中有效地抑制了聚合反应的发生,而且,它在经过SiCl4改性钝化外表面活性中心后,有效缩小孔口尺寸,丙烯的聚合几乎完全受到限制,正丙醇的选择性得到提高。
5.在Na2O-Al2O3-SiO2-哌嗪-H2O体系中,可以合成MAZ沸石,哌嗪在合成中起结构导向剂的作用。用哌嗪做模板剂合成MAZ沸石的硅铝比Si/Al(摩尔比)在7.5-15.0之间,范围比较窄。合成的MAZ沸石的形貌是六边形棱柱晶体的聚集体。DTA数据显示哌嗪只需在较低的温度下就可以分解,沸石可以保持较高的结晶度。
6.在TEAOH-TMABr-Al2O3-SiO2-H2O体系下,以不同硅铝比的硅铝微球为原料,可以合成小晶粒的Offretite沸石。用TEAOH和TMABr为双模板剂,TEAOH的用量对合成产物的物相和晶体粒径的大小起着更为重要的作用,TMABr用量的增大易导致Beta沸石的生成。H-Offretite沸石在苯和丙烯生成异丙苯的反应中,具有较高的催化活性和选择性。