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Y型分子筛是石油工业应用很广泛的一种石油催化剂。偏高岭土水热合成Y型分子筛是一种很有潜力的制备Y型分子筛的方法。
高岭土必须经过煅烧变成偏高岭土才能用来合成Y型分子筛。本论文采用XRF,SEM,XRD,NMR,TEM等测试手段对苏州、茂名、北京、矿大四种产地的高岭土进行了组成和结构研究。实验结果表明:不同产地的高岭土因为成因不同,它们的化学组成有所差异,形貌、颗粒度、分散性,有序度也有差别。煅烧温度对偏高岭土的结构有一定影响,产物由煅烧前的晶态转变成了非晶态,Al由六配位转变为四、五、六三种配位共存,不同温度煅烧,三种配位Al的含量不同。煅烧前高岭土结构致密,煅烧后偏高岭土结构变得疏松。
把偏高岭土加入到碱液中,然后加入水玻璃和导向剂来合成Y型分子筛。在不同晶化时间取样,分离固液相,分析固体产物的结晶度,绘出晶化曲线;分析液相中硅铝含量,计算出液相中硅铝比,根据晶化曲线和相图得出了偏高岭土水热合成Y型分子筛主要是固相转变机理的结论。
采用TEM,NMR,IR,XRD,SEM,HREM等现代仪器分析了偏高岭土水热合成Y型分子筛的成核过程和晶体生长过程,得出了偏高岭土水热合成Y型分子筛遵循扩散-成胶-原位重排的晶化机理的结论,讨论了偏高岭土结构对合成分子筛的影响。
考察了合成条件对形成Y型分子筛复合材料结构的影响。各种合成条件(高岭土的煅烧温度,导向剂用量,碱用量,陈化条件,成胶温度,晶化温度)对合成分子筛复合材料的结晶度、硅铝比、颗粒度、形貌都有影响。提出了制备高活性分子筛复合材料的较佳合成条件。
运用物理化学关系式计算了茂名偏高岭土和苏州偏高岭土水热合成Y型分子筛的晶体成核活化能和晶体生长活化能。茂名偏高岭土水热合成Y型分子筛,Ea成核=29.48kJ/mol,Ea生长=18.89kJ/mol;苏州偏高岭土水热合成Y型分子筛,Ea成核=23.81kJ/mol,Ea生长=17.38kJ/mol。
首次采用加乙醇晶化的方法制备出了线团式纳米Y型分子筛复合材料,超声波陈化制备出了不规则多面体纳米Y型分子筛复合材料。研究了纳米Y型分子筛复合材料的形成机理,提出了制备纳米Y型分子筛复合材料的必要条件:凝胶层中硅铝酸盐过饱和浓度大,成核数目多,成胶均匀。