固体核磁共振研究阳离子交换SSZ-13分子筛的微观结构

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tzl1986
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具有CHA结构的SSZ-13分子筛广泛用于氮氧化物消除催化剂的载体和直接催化甲醇制烯烃反应。其微观结构包括骨架铝分布、骨架外阳离子的落位及孔道结构等的变化对其催化活性和水热稳定性等影响显著。多核固体核磁共振(ssNMR)技术是研究多孔材料局域结构的强有力工具。本论文主要通过23Na MQ MAS NMR技术及结合理论计算系统分析了SSZ-13分子筛的骨架外Na离子位置和相应的Al分布,并且利用129Xe NMR技术研究了它的孔道结构及骨架外Cu离子和Y离子的落位。主要结论如下:(1)利用一维23Na MAS和二维23Na MQ MAS NMR技术和DFT计算考察了SSZ-13分子筛中Na离子落位进而获得了骨架Al分布。结果表明,对于富硅的Na-SSZ-13分子筛,Na+主要落位于含1Al的六元环内(6-MR SIIa0)。当Si/Al比高达48时,分子筛中仍有少量铝对(Al-O-Si-O-Si-O-Al)在六元环中,相应的两个Na+离子分别位于6-MR SIIa1和8-MR SIII’a1位点。随着CHA笼内铝含量的增加,一部分在SII位点间活动性较强的Na+离子或许导致了SIII’b位点信号的出现。对于富铝的Na-SSZ-13分子筛(Si/Al=4),Si(2Al)和Si(3Al)的出现会导致一个Na+在6-MR SIIa2位点的生成,而其他的Na+则位于8-MR SIII’a2位点,该位点的NMR信号与SIII’a1位点信号相重叠。(2)采用高压氙作为探针分子,利用129Xe NMR技术探究了八元环SSZ-13分子筛的孔道结构以及经Cu离子和稀土Y离子交换后孔道结构的变化进而推测了骨架外阳离子的位置。结果表明,高压129Xe NMR能很好地探测未脱铝的CHA超笼和脱铝形成的超笼信号峰。Y离子随着含量的增加或Cu离子的引入使其倾向于落位在八元环。Cu2+离子的顺磁性会使超笼中129Xe NMR信号峰消失,而对脱铝形成的超笼信号峰无影响,还原成Cu+后其与Xe作用引起超笼中的129Xe NMR化学位移降低。
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