【摘 要】
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沸石分子筛是一类具有独特孔道结构和晶体化学性质的硅(铝)酸盐材料,因具有比表面积高、稳定性强和催化性能优异等优点而被广泛应用于石油化工、精细化工和环境化工等重要领域中。近年来,层状硅酸盐magadiite转晶制备沸石分子筛因具有成本低、晶化时间短、结构导向剂用量少等优点而备受关注,然而同时也存在着一些问题,如原料magadiite的合成效率低、转晶过程需要添加结构导向剂、缺少沸石晶体形貌及尺寸调控
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沸石分子筛是一类具有独特孔道结构和晶体化学性质的硅(铝)酸盐材料,因具有比表面积高、稳定性强和催化性能优异等优点而被广泛应用于石油化工、精细化工和环境化工等重要领域中。近年来,层状硅酸盐magadiite转晶制备沸石分子筛因具有成本低、晶化时间短、结构导向剂用量少等优点而备受关注,然而同时也存在着一些问题,如原料magadiite的合成效率低、转晶过程需要添加结构导向剂、缺少沸石晶体形貌及尺寸调控方面的研究等。因此,本文以magadiite的绿色高效合成为基础,以合成小晶粒沸石分子筛为目标,探究了magadiite在无模板条件下转晶产物结构及形貌的变化规律,也考察了结构导向剂插层对转晶产物的影响。具体研究内容如下:(1)以伊利石硅渣为原料,采用蒸汽辅助转化法(SAC)合成了magadiite。考察了钠硅比、晶化温度、晶化时间、合成方法及硅源对合成样品结构及形貌的影响。结果表明,在钠硅比为0.15,晶化温度为170℃,晶化时间为16 h的条件下合成了12μm左右玫瑰花形的高结晶度纯相magadiite,产率高达86.2%,热稳定性在260℃以下,具有良好的Cu2+吸附性能。(2)以伊利石硅渣蒸汽辅助合成的magadiite作为原料,在无模板水热体系中成功转晶制备出三种沸石,分别为丝光沸石、Na P沸石和ANA沸石,并利用二元结晶相图分析了magadiite在该转晶体系中的相变规律。详细考察了合成参数(碱硅比、硅铝比、晶化时间和晶化温度)对丝光沸石结构、形貌和尺寸的影响,得知丝光沸石的相对结晶度随着碱硅比的增大而升高,随着硅铝比的增大先升高后降低;合成的丝光沸石形貌为棱柱状,晶粒尺寸随着碱硅比的增大和晶化温度的升高而显著增大,硅铝比和晶化时间对丝光沸石的形貌尺寸无明显影响。(3)分别以伊利石硅渣蒸汽辅助合成的Na-magadiite和与盐酸交换后的H-magadiite为原料,采用先插层后转晶的合成策略成功制备出MFI型沸石分子筛。考察了不同的有机结构导向剂对Na/H-magadiite的插层效果,结果表明,结构导向剂成功插入magadiite层间,但只有TPA+与magadiite的插层复合物成功转晶为MFI型沸石分子筛,形貌为亚微米级的一次小晶粒堆积形成的二次类球形粒子(8~12μm)。
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