丝光沸石及丝光沸石膜的合成与性能研究

摘要

丝光沸石是一类高硅沸石，晶胞组成为Na8[(AlO2)8(SiO2)40]24H2O，具有相互平行的椭圆形直孔道，孔径为0.695nm×0.581nm。由于具有较高的热稳定性、耐酸性、亲水性及合适的孔径大小，因此在催化反应和酸性介质分离领域有广泛的应用前景，同时也是较为理想的无机膜材料。
　　 本论文包括两大部分：(1)丝光沸石及催化剂的制备与裂解催化性能评价；(2)丝光沸石膜的合成、修饰及其渗透汽化分离性能的评价。具体内容如下：
　　 1、研究了硅源对丝光沸石结晶过程的影响机制。研究发现，分别以硅溶胶和固体硅胶为硅源时，采用组成为n(Na2O)/n(SiO2)=0.2，n(SiO2)/n(Al2O3)=30，n(H2O)/n(SiO2)=26的晶化液，在相同的水热合成条件下，所得产物差异很大。通过设计一系列实验，探讨了硅源的影响机制。研究发现，凝胶硅铝比对结晶产物起决定性影响。
　　 2、研究了微波辐射法合成丝光沸石的特性，并与常规水热法进行了比较。研究发现，采用组成为 n(Na2O)/n(SiO2)=0.2，n(SiO2)/n(Al2O3)=30，n(H2O)/n(SiO2)=26的晶化液，以固体硅胶为硅源时，微波辐射法不仅可加快晶化速率，还可以抑制杂品的生成，同时还能提高产物的比表面积；而以硅溶胶为硅源时，无论采用常规水热法或微波辐射法，在考察的反应条件内得到的产物均为硬块。
　　 3、采用水热法合成的钠型丝光沸石粉末为原料，采用不同的方法制备了三种氢型丝光沸石催化剂(HMOR、HMOR—OH和HMOR—H)，考察了三种催化剂对JP—10高密度碳氢燃料在常压、400℃下裂解转化率及产物分布的影响。研究表明，钠型丝光沸石具有良好的耐酸碱性。三种氢型丝光沸石催化剂中，催化剂的酸量顺序HMOR—OH＞HMOR＞HMOR—H；催化裂解过程中初始催化活性顺序与酸量顺序一致：失活快慢顺序为HMOR—OH＞HMOR＞HMOR—H。在HMOR、HMOR—OH和HMOR—H三种催化剂作用下，JP—10的裂解转化率分别为69.7％、60.9％和54.1％，气态裂解产物的收率大小与转化率大小顺序一致，而液态裂解产物的收率大小刚好相反。
　　 4、采用二次生长法对丝光沸石膜的制备进行了研究，并以水/乙醇混合物的分离为目标，研究了丝光沸石膜的渗透汽化分离性能及其影响因素。研究结果表明，晶种液浓度、硅源及晶化液的硅铝比对丝光沸石膜的渗透汽化性能均有不同程度的影响。晶种液浓度过高或过低均不利于高性能丝光沸石膜的合成；采用硅溶胶为硅源比采用固体硅胶为硅源更易获得高性能的丝光沸石膜；铝含量较高的晶化液有利于获得对水具有高选择性的丝光沸石膜。最后，本文还研究了后处理对丝光沸石膜渗透汽化分离性能的影响。研究发现，直接合成的丝光沸石膜经EDTA水溶液或NH4F水溶液在一定条件下水热处理后，可同时提高丝光沸石膜的渗透通量及水/乙醇的分离系数。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

第一章分子筛及分子筛膜的研究进展

1.1引言

1.2沸石分子筛的合成

1.2.1水热体系合成法

1.2.2非水体系合成法

1.2.3微波合成法

1.2.4极浓体系合成法

1.2.5干凝胶合成法

1.2.6其他合成方法

1.3沸石分子筛的生成机理

1.4沸石分子筛的催化件质

1.4.1非骨架元素的改性

1.4.2骨架元素的改性

1.4.3催化反应机理

1.4.4沸石分子筛的择形催化

1.4.5沸石分子筛催化性能的调变

1.5沸石分子筛膜的合成

1.5.1原位水热合成法

1.5.2二次生长法

1.5.3微波辐射法

1.5.4蒸汽相转移法

1.5.5脉冲激光蒸涂法

1.5.6分子筛膜生长成膜机理

1.6分子筛膜的缺陷及缺陷的消除

1.7分子筛膜的应用

1.7.1有机物中除水

1.7.2水中除有机物

1.7.3有机混合物的分离

1.7.4酸的分离

1.7.5催化反应

1.8本论文的研究思路及主要内容

参考文献

第二章丝光沸石的水热合成

2.1实验部分

2.1.1试剂与材料

2.1.2丝光沸石的合成

2.1.3丝光沸石的表征

2.2结果与讨论

2.3本章小结

参考文献

第三章丝光沸石的微波合成

3.1实验部分

3.1.1试剂与材料

3.1.2丝光沸石的合成

3.1.3丝光沸石的表征

3.2结果与讨论

3.2.1以硅溶胶为硅源

3.2.2以硅胶为硅源

3.3本章小结

参考文献

第四章氢型丝光沸石催化剂的制备及其对JP-10的气相催化裂解

4.1实验部分

4.1.1试剂与材料

4.1.2钠型丝光沸石粉末的合成

4.1.3氢型丝光沸石催化剂的制备

4.1.4样品表征

4.1.5常压催化裂解反应

4.2结果与讨论

4.2.1 XRD表征

4.2.2裂解催化活性比较

4.2.3催化剂的稳定性

4.2.4裂解产物分布及催化机理

4.3本章小结

参考文献

第五章丝光沸石膜的渗透汽化性能研究

5.1实验方法

5.1.1试剂与材料

5.1.2载体的预处理

5.1.3晶种液的制备

5.1.4丝光沸石膜的制备

5.1.5丝光沸石膜的性能评价

5.2晶种液浓度和硅源对丝光沸石膜的渗透汽化性能影响

5.2.1晶种液浓度对丝光沸石膜渗透汽化的影响

5.2.2 硅源对丝光沸石膜渗透汽化的影响

5.3硅铝比对丝光沸石膜渗透汽化性能的影响

5.4后处理对丝光沸石膜渗透汽化性能的影响

5.4.1 EDTA处理对丝光沸石膜渗透汽化的影响

5.4.2氟化铵处理对丝光沸石膜渗透汽化性能的影响

5.5本章小结

参考文献

结论