硅锂钠石基中孔材料的合成及其催化性能的研究

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硅锂钠石Silinaite(NaLiSi2O5·2H2O)是一种新发现的层状硅酸盐矿物。硅锂钠石的层间域中含有大量的可交换阳离子Na+和Li+,片层易于弯曲,因此,可用无机离子或有机基团去交换并固定在其层间域中,形成有机复合材料或中孔材料。该材料及其衍生物在电子、生物、催化等领域应用前景广阔。 本论文首先采用水热晶化法来合成硅锂钠石,研究了不同的硅源在一定条件(SiO2:LiOH:NaOH:H2O=1:0.5:0.5:10,125℃,4d)下对合成硅锂钠石条件的影响,然后将合成的硅锂钠石与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶液在70℃下恒温反应3h,冷却到室温,用2mol/L的盐酸溶液调节pH值至8.5后再在70℃下恒温反应3h,经过离心,焙烧后得到带有孔道结构的硅锂钠石基中孔材料。合成的硅锂钠石及其中孔材料通过XRD、FT-IR、SEM、N2等温吸附—脱附等手段来表征。实验的最后用浸渍蒸发法制备ZnCl2/硅锂钠石基中孔材料,并用苯与苄氯的烷基化反应来评价负载型催化剂的催化性能,研究了负载型催化剂的制备条件对催化活性和选择性的影响。 在合成硅锂钠石的实验中,以水玻璃溶液为硅源时合成的硅锂钠石的XRD图谱在2θ约为21.3°(d=4.25~4.03(?))附近出现了三个强的特征衍射峰,与自然界中生成的硅锂钠石XRD数据大体上一致。合成样品的FT-IR图谱上吸收峰的位置及其强度都与文献所报导的相符。样品的扫描电镜SEM表明在微米级的长度上硅锂钠石的形态是板条状的。根据以上的分析,表明实验用水玻璃溶液为硅源成功的合成了硅锂钠石。 在制备硅锂钠石基中孔材料的实验中系统的研究了反应物摩尔比(CTAB/Silinaite)、反应时间、反应温度、反应体系pH值和焙烧温度对合成硅锂钠石基中孔材料的影响。通过XRD、FT-IR等方法表征后得出了合成硅锂钠石基中孔材料的最佳反应条件为:CTAB/Silinaite=0.1,pH=8.5,反应时间为3h,反应 浙江工业大学硕士学位论文温度为70℃,焙烧温度为450℃(6h)。NZ等温吸附一脱附结果表明该材料具有中孔结构特征的等温吸附线和回环,具有较窄且均一的孔径分布,BET比表面积为8一7一mZ/g,最可几孔径为2.7nrn。 最后论文用浸溃蒸发法制备ZnCI夕硅锉钠石基中孔材料催化剂,用苯与节氯的烷基化反应来评价它的催化性能,并研究了制备条件对其催化性能的影响。经研究发现,ZnC12/硅铿钠石基中孔材料的催化活性和选择性较ZnC12催化剂有极大的提高。当ZnCI:的负载量为4mmol/g、活化温度为1 50,C、活化时间为sh时,znC12z硅锤钠石基中孔材料的催化活性和选择性最好,节氯的转化率可达62.2%,二苯甲烧的选择性可达82.4%。
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