低温加氢裂解脱除高硅ZSM-5分子筛内TPAOH模板剂

分子筛膜的合成和应用是近年来的研究热点,特别是具有独特孔道结构的MFI型分子筛膜.但由于膜内有机模板剂在高温脱除时会导致膜产生缺陷,进而影响分子筛膜的应用.所以分子筛膜及分子筛晶体中有机模板剂的低温脱除工艺一直是研究者们致力解决的问题之一.本文系统考察了高硅ZSM-5分子筛晶体内有机模板剂(四丙基氢氧化铵,TPAOH)在H2/N2气氛下的低温裂解脱除规律,采用低温加氢裂解工艺,在350°C以下可有效脱除分子筛晶体孔道内的有机模板剂.通过对裂解后分子筛晶体的比表面积(BET)、热失重(TG)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱和拉曼光谱表征证实,相比于空气和氮气气氛,含氢还原性气氛更有利于模板剂的低温脱除,脱除率随温度的升高而增加;280°C时,加氢裂解后晶体的BET比表面积已达到252 m2g-1,仍有少量有机残余物;350°C时,加氢裂解后晶体的BET比表面积可达到399 m2g-1,仅有微量无机碳残余物.此外,低温加氢裂解后的分子筛表面相对洁净,且氨气程序升温脱附(NH3-TPD)结果表明低温加氢裂解后的ZSM-5分子筛晶体具有相对较多的酸性位.

用低温加氢裂解法在AFI分子筛孔道中制备单壁碳纳米管的影响因素

用水热合成法制备出多种AFI型(AlPO4-5、CoAPO-5、SAPO-5、CrAPO-5、FeAPO-5及MnAPO-5)分子筛,并系统研究了低温加氢裂解法在其孔道中制备直径为0.4 nm单壁碳纳米管(SWCNTs)的各种影响因素。使用XRD、NH3-TPD及Raman等手段,研究了活性金属种类、活性金属添加量、反应温度和模板剂碳含量对所制备样品中SWCNTs的质量和填充密度的影响。结果表明,Si或活性金属的添加可改变AlPO_4-5分子筛的酸催化活性,进而影响低温加氢裂解法制备SWCNTs的质量和填充密度。加氢裂解温度和模板剂碳含量,也是影响SWCNTs制备的关键因素。

高硅MFI分子筛膜的合成与低温脱除膜内有机模板剂

采用旋涂法在粗糙的α-Al_2O_3载体片上制备出较完备的分子筛晶种层;以四丙基氢氧化铵(TPAOH)为有机模板剂,通过调控合成液的H_2O/Si摩尔比,实现了对分子筛晶体面内优先生长的调控;经过三次水热合成得到致密交联的hOh-轴取向高硅MFI分子筛膜,膜厚约为8μm(包括~5μm致密层和~3μm过渡层)。采用先低温加氢裂解后低温空气氧化的两步法脱除工艺,有效脱除了分子筛膜内的有机模板剂。相比于传统高温煅烧法,该法可以避免分子筛膜因脱除模板剂而形成的较大晶间缺陷。因而采用低温两步法脱除模板剂的分子筛膜片在30℃时具有较好的CO_2分离效果,其CO_2/N_2分离因子达到5.2,CO_2渗透通量高达5.8×10^(-7)mol·m^(-2)·s^(-1)·Pa^(-1)。