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传统的催化、吸附材料Y型微孔沸石分子筛具有较小的动力学孔径,尤其是反应物的尺寸大小被限制在约1.2nm以下,进而限制了可渗入催化剂网孔骨架中的反应物的大小和形状,影响了催化反应的选择性。SBA-15介孔分子筛虽孔径均匀可调,但其孔道长程有序而短程无序,孔壁较薄且无定型,与Y型微孔沸石分子筛相比,热稳定性和水热稳定性较差、催化中心的活性较低。上述原因使得Y型微孔沸石分子筛和SBA-15介孔分子筛对聚烯烃类塑料大分子的催化裂化效果并不十分理想。 本文就聚烯烃类塑料裂解用催化剂问题,摒弃长久以来一直使用的合成时间较长的传统水热合成方法,对Y/SBA-15微孔—介孔复合分子筛的微波辐射水热合成进行基础研究。研究孔壁晶化法、附晶生长法、包覆法、原位合成法四种微孔—介孔复合分子筛合成方法五种合成方案下的Y/SBA-15微孔—介孔复合分子筛的微波辐射水热合成条件,采用SEM、XRD、FT—IR、N2吸附—脱附等现代测试分析手段对复合产物Y/SBA-15进行表征,分析其表面形貌及微观结构特点,确定Y/SBA-15微孔—介孔复合分子筛微波辐射水热合成的最佳合成方案。并在最佳合成方案下,研究盐酸浓度分别为0.75mol/L、2mol/L、3.25mol/L,以及添加1ml正丁醇对SBA-15介孔分子筛、Y/SBA-15微孔—介孔复合分子筛微波辐射水热合成产物的影响,采用SEM、XRD、FT—IR、N2吸附—脱附等测试分析手段对SBA-15介孔分子筛、Y/SBA-15微孔—介孔复合分子筛进行表征,分析比较合成产物SBA-15、Y/SBA-15的表面形貌及微观结构特点,进一步确定能够形成内部微孔、介孔比例适中的Y/SBA-15微孔—介孔复合分子筛微波辐射水热合成的最佳合成方案。 对合成产物的分析测试结果表明,在本实验研究内容范围内,Y/SBA-15最佳合成方案是盐酸浓度为0.75mol/L的条件下,采用附晶生长法,以Y型微孔沸石分子筛和TEOS作为硅源的微波辐射水热合成(加入Y型微孔沸石分子筛后添加盐酸)方案。所得复合产物Y/SBA-15内部同时具有微孔和介孔结构,且两者比例相差不大,孔壁较厚,内部孔道具有较高的长程有序度和孔道畅通度。介孔N2吸附—脱附(孔径为17~3000(A))测试结果显示Y/SBA-15微孔—介孔复合分子筛的SBET为355.5289m2/g,(D)BET为40.5013(A),介孔孔径集中分布于55(A)区域。由SXRD测试结果经计算得出,其晶面间距d100为5.41nm,晶胞参数a为6.25nm,孔壁厚度为2.2nm。由此看出,采用Y/SBA-15微波辐射水热合成最佳合成方案的复合产物,其内部确实同时具有微孔和介孔双模型孔分布,且微孔、介孔比例适中,结合了介孔分子筛高度有序、孔径可调与微孔分子筛强活化中心和高水热稳定性的优势。从而使微孔、介孔两种孔结构优势互补,协同作用,使较大尺寸孔径的介孔可以为大分子的催化反应提供通道,孔壁晶化或部分晶化的孔结构为小分子的择形催化或需要较强酸中心的大分子催化反应提供可能。 Y/SBA-15微孔—介孔复合分子筛的成功合成不仅为实现聚烯烃类塑料的良好催化裂化效果带来了希望,而且其快速合成方法—微波辐射水热合成法,为该研究领域的快速合成条件控制、快速合成工艺开发、快速合成产业化奠定了坚实的基础。