金屬基分子篩膜構(gòu)件催化材料的制備.pdf

1、構(gòu)件催化劑是一種結(jié)構(gòu)規(guī)整的整體式催化劑，由于它具有幾何比表面積大、傳遞性能好、床層壓降低以及溫度和濃度梯度小等優(yōu)點，在環(huán)境催化及污染控制領(lǐng)域已有應(yīng)用。利用這種優(yōu)良的傳遞性能，將構(gòu)件催化劑應(yīng)用于化工領(lǐng)域中的強(qiáng)吸/放熱反應(yīng)的直接耦合，可以大幅度提高能量的利用率，實現(xiàn)流程集成化，達(dá)到過程強(qiáng)化的目的，因而在國內(nèi)外引起了研究者的高度重視。 以沸石分子篩作為涂層負(fù)載在載體上制備的分子篩膜催化劑作為構(gòu)件催化劑的一種，集分離與反應(yīng)于一體，不僅可

2、降低能耗，減少操作步驟，而且還能使反應(yīng)轉(zhuǎn)化率超過熱力學(xué)上的平衡轉(zhuǎn)化率，并提高反應(yīng)選擇性。沸石分子篩和載體通過化學(xué)鍵結(jié)合起來，這樣催化劑與載體間結(jié)合牢固，不易脫落，分子篩膜催化劑不僅克服了傳統(tǒng)的顆粒狀催化劑床層壓降高，溫度和濃度梯度大等缺點，而且還具有其獨特的擇形催化功能和良好的耐高溫性能，因而催化劑活性和選擇性大大提高。 本論文首先以TPAOH為模板劑，采用原位水熱合成法，在不銹鋼片上合成ZSM—5分子篩膜?？疾炝撕铣蓷l件和合成

3、液配比對ZSM—5分子篩膜的影響，確定了適宜的合成ZSM—5分子篩膜的工藝條件為晶化溫度175℃，水熱晶化時間24-36h，合成液配比為：TEOS：Al2O3：TPAOH：H2O=1:0.01:0.16:110。 以TPAOH為模板劑，在不銹鋼片上合成出了b軸定向的Silicalite-1沸石膜。并以附載有定向的Silicalite-1沸石膜過渡層的不銹鋼片為載體，用水熱合成法合成了ZSM—5分子篩膜。實驗結(jié)果表明，在b軸定向的

4、Silicalite-1沸石膜過渡層上合成的ZSM—5分子篩膜比直接在不銹鋼載體上原位水熱合成的沸石膜具有更優(yōu)良的性能，且與載體結(jié)合的更好，焙燒過程不易產(chǎn)生裂紋，不銹鋼載體上連續(xù)b軸定向的Silicalite-1沸石膜過渡層有利于合成出與載體結(jié)合良好的ZSM—5分子篩膜。 在不銹鋼載體上采用晶種預(yù)涂層法在澄清溶液體系中水熱合成了Silicalite-1型沸石膜，對在晶種涂層表面和二次生長的沸石膜表面電化學(xué)沉積嵌入納米Cu粒子進(jìn)行

5、了研究，用SEM、XRD和EDX表征了晶種、晶種涂層和成膜后沸石膜的結(jié)構(gòu)、晶相結(jié)構(gòu)等成膜情況和和表面物質(zhì)的組成。結(jié)果表明：制備的Silicalite-1型沸石晶種呈橢球形、晶粒小(約200nm)而均勻、純度高：不銹鋼載體經(jīng)制備的晶種涂層懸浮液涂覆后，其表面可形成一層厚度均勻、光滑的晶種層，經(jīng)電化學(xué)沉積后，納米Cu顆粒嵌入到晶種涂層表面晶間隙中；二次水熱晶化生長的Silicalite-1沸石膜連續(xù)、致密無裂缺，在其表面未電化學(xué)沉積上納米C