新型分子篩材料的研制.pdf

1、沸石分子篩以其獨(dú)特的孔道體系，優(yōu)越的酸性，良好的吸附性能成為工業(yè)中非常重要的催化劑。本論文以開發(fā)新型分子篩及優(yōu)化已知分子篩材料為目的，選定用亞磷酸為磷源水熱合成新型亞磷酸鋅、亞磷酸鋁分子篩材料作為主要研究方向，其次研究了堿處理對ZSM-5結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響。利用粉末X射線衍射、X射線單晶分析、掃描電子顯微鏡、熱重分析、紅外分析等方法，對合成樣品進(jìn)行了物相、結(jié)構(gòu)，形貌等性質(zhì)的分析。論文主要工作如下： 1.分別使用三正丙胺和乙醇胺為模

2、板劑，在ZnO-H3PO3-Template-H2O體系中合成出了ZP-16和ZP-8兩種具有三維結(jié)構(gòu)的新型亞磷酸鋅材料，通過單晶分析方法解析了其結(jié)構(gòu)。ZP-16具有16和8元環(huán)交叉孔道，Zn(H2O)6為孔道填充物；ZP-8具有三維8元環(huán)交叉孔道，乙醇胺填充孔道并平衡骨架電荷。 2.分別用乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺在ZnO-H3PO3-Template-H2O-HF體系合成出了一種具有二維層狀結(jié)構(gòu)的亞磷酸鋅ZP-2；ZP-2在

3、不添加HF的情況下，以環(huán)己胺，四丙基溴化胺為模板劑也可以得到；在它的骨架結(jié)構(gòu)中存在六配位的Zn，這種六配位的Zn在亞磷酸鋅中還是首次出現(xiàn)。 3.結(jié)合實(shí)驗(yàn)中得到的ZP-8和ZP-2以及文獻(xiàn)報(bào)道的結(jié)構(gòu)，推測了微孔亞磷酸鋅晶化過程中結(jié)構(gòu)組裝的過程。認(rèn)為首先生成ZnO3N和HPO3四面體組成的共邊四元環(huán)鏈，這種鏈在HPO3的作用下發(fā)生Zn-N鍵斷裂，并通過P原子將共頂點(diǎn)的鏈互相平行的連接起來，形成層狀結(jié)構(gòu)。這種層狀結(jié)構(gòu)在模板劑與層之間的

4、氫鍵作用下，相互靠近，并通過斷裂共邊四元環(huán)中的Zn-O-P鍵，重組成共頂點(diǎn)四元環(huán)鏈，并進(jìn)而連接成三維結(jié)構(gòu)ZP-8。 4.以三正丁胺為模板劑在Al2O3-H3PO3-Template-H2O體系得到了一種具有新穎結(jié)構(gòu)的亞磷酸鋁材料，用紅外的方法推測它可能具有三維結(jié)構(gòu)。 5.用正丙胺為模板劑以亞磷酸為磷源得到一種含SAPO-47和具有OFF結(jié)構(gòu)的分子篩的混合物，經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)二者容易共生，很難得到其純相。用正丙胺為模板劑用KOH

5、調(diào)節(jié)pH值的時(shí)候，可以得到K-AlPO-15，當(dāng)用碳酸胍為模板 劑的時(shí)候可以得到AlPO-15，拓寬了AlPO-15的合成途徑。 6.用堿處理的方法對ZSM-5進(jìn)行修飾，發(fā)現(xiàn)堿優(yōu)先脫除ZSM-5骨架外組分，堿度、溫度越高骨架損失越厲害；經(jīng)NaOH處理后的ZSM-5在吸附性能、擴(kuò)散性能、外表面大小、外表面羥基濃度等方面可以和納米晶粒ZSM-5相匹比，外表面羥基濃度超過了納米晶粒的ZSM-5，這種處理方法有著良好的應(yīng)用前景。