阳离子微乳液体系MFI型沸石分子筛的合成

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沸石分子筛由于具有良好的水热稳定性及其特殊的孔道结构,被广泛应用于催化、吸附、分离。沸石粒径或形貌的变化,将会引起其催化、分离等性能的巨大差异,特别是用于催化反应时,由于体系中各组分在沸石孔道内的扩散速率不同,沸石的粒径将会对产物的分布有决定性作用。近年来涌现出许多关于沸石分子筛的新应用,而这些应用大部分都需要准确控制沸石的颗粒尺寸和形貌,所以,研究控制沸石颗粒尺寸及形貌的合成方法变得十分重要。微乳液体系能够通过空间限域作用来影响沸石分子筛的生长。在微乳液体系中,通过加入表面活性剂和助表面活性剂能够降低油、水之间的界面张力,所以通过调变油、水界面张力来改变极性核的形状;改变表面活性剂的分子类型、种类、结构等可以使胶束自组装成不同的形状,例如双连续状、薄膜状、球状等。因此,应用微乳液法能够方便、有效地控制沸石的形貌。本文将以四丙基氢氧化铵(TPAOH)做为模板剂,在433K下对微乳液体系中MFI型(ZSM-5、silicalite-1)沸石分子筛的合成进行系统的研究。由于表面活性剂与硅酸根离子之间的静电作用力对沸石生长可能产生的影响,本文选择了与沸石静电作用力较强的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为表面活性剂,并对硅源(硅胶、白炭黑、TEOS)、微乳液组成、表面活性剂含量、油相量等一系列因素进行了详细考察,通过调变体系合成参数,得到了不同形貌及晶化度的silicalite-1及ZSM-5型沸石分子筛,如棺材状、六角棱柱状和球形等。研究结果表明,CTAB/TPAOH比值、微乳液组成、硅源及油相含量都在很大程度上影响着沸石的晶化度和最终形貌。在一定范围内降低表面活性剂或正庚烷的含量,能够提高沸石产品结晶度,得到形貌更为规则、均一的沸石分子筛样品;反之则容易形成不同形貌的小颗粒聚集体,这可能是微乳液的空间限域和CTAB与硅酸根之间作用的结果。这些研究结果对于研究其他种类的沸石分子筛的形貌控制具有一定的借鉴作用。
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