含镁沸石型焙烧硅藻土的制备及其性能研究

为解决焙烧硅藻土(C-D)吸附性能较低的问题,以C-D为原料,MgCl_(2)和NaOH为前驱体,采用水热法制备了含镁沸石型焙烧硅藻土(Mg-Z-C-D),并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对其进行表征。结果表明,制备的Mg-Z-C-D比表面积较高,为237.47 m^(2)/g,是C-D的273倍;其对亚甲基蓝(MB)的吸附量为125.46 mg/g,是原焙烧硅藻土的77倍。Mg-Z-C-D对MB主要为单层吸附,化学吸附决定了吸附速率,颗粒内扩散过程是主要的速率控制过程。

镁碱沸石结晶度及晶体形貌的影响因素

以硅溶胶为硅源,偏铝酸钠为铝源,乙二胺为模板剂制备镁碱沸石。考察了晶化温度、晶化时间、碱度、陈化时间和晶种加入量对镁碱沸石结晶度和晶体形貌的影响。用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对所合成的样品进行了表征。结果表明:在碱度为0.12~0.15、晶化温度为160℃、晶化时间为60 h的条件下能够合成出晶化良好的样品;随着晶化温度的升高样品结晶度先升高后降低,其晶体尺寸逐渐增加;随着晶化时间的延长样品的结晶度和晶体尺寸先增加后趋于稳定;适当温度的陈化可以减小晶体尺寸,而添加晶种则可以显著改变晶体的形貌和尺寸。

硅铝比对镁碱沸石催化剂催化正丁烯异构化性能的影响

采用水热合成法,通过改变投料配比,在硅铝比分别为20,40,60,80,100,120时合成了镁碱沸石,经挤条成型后制得催化剂。采用XRD、低温N2吸附-脱附、SEM、NH3-TPD和吡啶吸附FTIR等方法对合成的镁碱沸石进行了表征,并在固定床反应器上以正丁烯骨架异构化制异丁烯为探针反应评价了催化剂的性能。表征结果显示,硅铝比对镁碱沸石的比表面积和孔体积的影响较小,对相对结晶度、晶粒粒径和酸性等影响较大,硅铝比为60~80时合成的镁碱沸石具有最高的相对结晶度、较大的晶粒尺寸、适宜的酸量及L/B酸的比值。反应结果表明,硅铝比为60~80时合成的镁碱沸石催化剂的正丁烯骨架异构化活性和稳定性最好,异丁烯收率较高且副产物丙烯收率较低。

以环己胺为模板剂麦羟硅钠石转晶制备镁碱沸石

以环己胺为模板剂,将麦羟硅钠石转晶制备出镁碱沸石。分别采用X-射线粉末衍射、红外光谱、扫描电镜和热重分析仪对所合成的样品进行了表征。结果表明,制备出的镁碱沸石为纯相,结晶度好,晶体形貌为球型,热稳定高,在1 000℃仍能保持结构的完整。分别从硅铝比、碱度、模板剂用量三个方面考察了各因素对合成的影响,确定了合成的最佳配比。

复合金属改性镁碱沸石在合成气制二甲醚中的应用

采用浸渍法对镁碱沸石(FER)进行了Zn-Mn复合金属改性,将改性后的FER作为合成气直接制二甲醚催化剂的甲醇脱水组分,制备出了Cu-Zn-Al/FER-Zn-Mn双功能催化剂。在连续固定床高压反应器中,考察了改性条件对催化剂性能的影响。采用吡啶吸附红外光谱(Py-IR)和X射线衍射(XRD)对改性前后的催化剂进行表征,并测定了催化剂的比表面积、孔体积及孔径。结果表明,当Zn(NO_3)_2质量分数为4%,Mn(NO_3)_2质量分数为3%,改性浸渍时间3.5 h,浸渍温度80℃和焙烧温度450℃时,Cu-Zn-Al/FER-Zn-Mn催化剂的催化效果较好,在反应温度260℃、反应压力3.2 MPa、空速1500 h^(-1)和H_2与CO物质的量之比为2的条件下,CO的转化率为83.0%,二甲醚选择性为73.0%,催化剂性能优于改性前的FER。

天然沸石负载氧化镁对氮磷吸附解吸特性的影响

采用平衡震荡法研究天然沸石负载氧化镁对溶液NH4+、H2PO4-的等温吸附-解吸行为,并运用Langmuir方程对其进行拟合分析,通过自由能的变化分析了吸附过程和吸附结合能。结果表明,天然沸石负载氧化镁与单一天然沸石相比,NH4+的最大吸附量降低了4.49 mg.g-1,H2PO4-提高了36倍;两种吸附材料对NH4+吸附机制主要以表面吸附为主,天然沸石负载氧化镁对H2PO4-的吸附机制主要以化学吸附(沉淀)为主,天然沸石主要以表面吸附和专性吸附为主;两种吸附材料对NH4+、H2PO4-的吸附均能自发进行,负载氧化镁后降低了天然沸石对NH4+的吸附能力,而显著提高了对H2PO4-的吸附能力。

双模板剂体系下层状镁碱沸石的合成研究

通过直接水热合成法在吡咯烷和四甲基氢氧化铵双模板剂体系下制备出具有层状薄片组成的球形镁碱沸石,并且考察了四甲基氢氧化铵加入量对镁碱沸石的结晶度、晶化曲线、晶体形貌、比表面和孔结构的影响,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、氮气吸附脱附等手段对合成样品进行分析表征。结果表明:随着四甲基氢氧化铵加入量的增加,其晶化过程逐渐延长,但最终得到的镁碱沸石相对结晶度无明显变化;四甲基氢氧化铵的加入可以显著改变镁碱沸石的晶体形貌、比表面和孔结构。

天然沸石负载氧化镁对养猪场废水中磷的净化效果及其机制研究

以天然沸石为对照,在探讨天然沸石负载氧化镁对养猪场废水中磷素净化效果的基础上,分析了天然沸石负载氧化镁对养猪场废水中磷素的净化机制。结果表明：天然沸石负载氧化镁对养猪场废水中磷素的去除率可以高达96.8%,比单独天然沸石处理高出38.5%。与天然沸石相比,天然沸石负载氧化镁对磷素的去除机制主要是化学吸附（沉淀）,通过化学吸附（沉淀）去除的磷占全部去除磷素的比重为97.7%～97.9%,而天然沸石对养猪场废水中磷素的净化机制主要是静电吸附和表面吸附,其中表面吸附机制去除的磷占全部去除磷素的35.4%～45.1%,专性吸附机制去除的磷素占44.5%～50.2%。

新型除氟材料——镁型活化沸石

通过对镁型活化沸石去除饮用水中氟的试验,考查了镁型沸石的除氟性能.试验结果表明,在一定范围内,增加MgCl2溶液的浓度、加大沸石浸泡时间、延长振荡时间、控制合适的pH值、适度的沸石粒径等均能提高镁型活化沸石的除氟容量.在最佳条件下,此种镁型沸石的除氟容量可达14mgF-/g沸石.

镁碱沸石掺杂ZSM-23后对正丁烯骨架异构化选择性的影响

用 ＸＲＤ和氨ＴＰＤ对镁碱沸石合成物（记为 ＦＥＲ（Ｚ），下同）的表征显示，这种合成物掺杂了少量的ＺＳＭ－２３分子筛，与纯的镁碱沸石（记为ＦＥＲ（Ｆ），下同）相比较，具有稍低的正丁烯异构化转化率和较高的异丁烯选择性，其得率稍低于ＦＥＲ（Ｆ）．将ＦＥＲ（ｚ）与γ－Ａｌ２Ｏ３以不同比例混合后，随着 γ－Ａｌ２Ｏ３增加正丁烯异构化的转化率降低，而选择性提高．催化剂失效后，在 ７７３ Ｋ空气流中加热２ ｈ，催化活性能得到部分恢复．这些结果表明，少量ＺＳＭ－２３的掺杂、γ－Ａｌ２Ｏ３沉积以及反应过程中的积炭修饰了镁碱沸石分子筛的孔道结构，从而影响催化剂的正丁烯异构化催化反应性能．

2种不同体系下镁碱沸石的水热合成及表征

介绍了研究型综合性实验——2种不同体系下镁碱沸石的水热合成及表征。该实验以传统水热晶化方法为基础,通过使用乙二胺和吡咯烷2种有机胺,在2种合成体系下分别制备了镁碱沸石FER,采用X射线粉末衍射仪（XRD）及固体核磁（MAS NMR）对产物的结构进行表征,产物的晶体形貌由扫描电子显微镜（SEM）进行表征,并使用氮气吸附/脱附测试对产物的性质进行表征。本文从实验教学的角度出发,整个实验步骤安排合理,内容丰富,可操作性强,充分体现了“制备合成-表征分析”的综合性科研思维模式,在让学生熟悉无机化学与材料化学科研中所使用的合成方法与表征手段的同时,也有助于学生了解科学研究工作的基本过程。

镁型活化沸石除氟性能研究

通过镁型活化沸石去除饮用水中氟的实验研究,考查了镁型活化沸石的除氟性能。结果表明:当活化剂氯化镁溶液浓度为20%,加大沸石的浸泡时间为2d,延长振荡反应时间30min后,控制合适的pH在6～8范围内,粒径为35～30目时均能提高镁型活化沸石的除氟容量,可达14mgF- g沸石。

晶化起始物料对合成镁碱沸石膜的影响及其渗透分离性能的研究

采用二次水热合成法,在大孔的α-Al2O3载体上合成了连续致密的镁碱沸石膜.采用XRD,SEM以及单组分气体渗透试验对所合成的膜进行表征,并研究了不同晶化起始物料对合成镁碱沸石膜的影响.结果表明,当使用十八水硫酸铝作为固定的铝源,研究不同硅源的影响时,使用正硅酸乙酯作为硅源,很难在载体表面形成连续的镁碱沸石膜,而使用水玻璃和硅溶胶作为硅源合成出的膜则具有较好的连续性和致密性;当改变铝源时,单质铝和氯化铝无法合成镁碱沸石膜或无法合成纯的镁碱沸石膜,而使用硫酸铝、铝酸钠和异丙醇铝则可以合成纯的镁碱沸石膜.并且,合成的膜的致密性存在差异,按所合成的镁碱沸石膜的致密性由好到坏的顺序所采用的铝源分别为:十八水硫酸铝,异丙醇铝,铝酸钠.

负载磷、镁、硼的丝光沸石结构与酸性表征

采用固体NMR、FTIR、XRD、XPS、NH3-TPD、低温N2物理吸附研究负载磷、镁、硼的丝光沸石结构与酸性.结果表明,杂原子表面修饰使沸石比表面积、比孔体积和氨吸附量减少,表面酸强度趋向平均化,高负载量的含硼沸石中,大部分硼未进入沸石骨架,仅占据沸石孔口或外表面;11B MQ MAS证实,硼原子除部分进入沸石骨架形成常规的BO4四面体外,还有部分B(OSi)2(OH)2结构单元生成.REDOR实验证实含硼沸石中确实存在Si-O-B结构单元.

丁烯异构化催化剂镁碱沸石的合成研究进展

在丁烯异构化反应催化剂中,镁碱沸石分子筛由于具有十元环和八元环交错的独特的二维孔道结构、良好的水热稳定性和化学稳定性、较高的选择性等诸多优点受到广泛关注;但由于有机模板剂的影响,在环境友好方面有所欠缺。本文综述了镁碱沸石(FER)的合成方法:有机模板剂合成法、非模板剂合成法、层状前体合成法、乳化剂控制合成法,归纳比较了各种合成方法的优缺点,阐述了FER的合成后处理方式,指出采用无毒无害的原材料替代有机合成模板剂,从而提高镁碱沸石分子筛的催化性能,对环境友好大大改善,是未来研究镁碱沸石分子筛催化剂的发展方向之一。

硅溶胶粒度与分布对高硅铝比镁碱沸石合成的影响机理

以硅溶胶为硅源,在不同碱度的溶液中对其进行前处理,制得不同粒度与分布的硅溶胶母液,并以此为原料合成了高硅铝比镁碱沸石分子筛(FER zeolite).通过激光粒度分析仪(LPSA)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜/能量色散X射线光谱(SEM-EDS)和X射线荧光(XRF)等对母液和产物进行了表征,考察了碱度对硅溶胶粒度特性和分子筛晶化过程以及产物性质的影响.结果表明,随着碱度增加,硅溶胶母液的粒径逐渐增大,对应于溶液中更多的Q3硅单元向Q2硅单元转变.在低碱度下,高聚合度的Q3硅单元倾向于使晶化过程遵循固相转化机理,生成大片纯相镁碱沸石,且产物的相对结晶度和固体收率均较高;而在高碱度下,大量活性的Q2硅单元则易于使凝胶成块,晶化过程遵循液相转化机制,产物尺寸较小且含有杂晶,相对结晶度和固体收率均较低.

正丁烯骨架异构镁碱沸石分子筛催化剂的研制与应用

采用水热合成法合成长条状大晶粒镁碱沸石分子筛,采用XRD、SEM及NH_3-TPD程序升温脱附进行表征,结果表明,实验室小试合成、中试放大及工业生产得到的3种分子筛物化指标基本一致,该分子筛催化剂在正丁烯骨架异构反应中均表现出高活性、高选择性和再生性能好等优点。工业应用结果表明,SC518催化剂在重时空速6 h^(-1)和异丁烯收率不低于30%条件下,工业装置运行中单程运行周期不小于43天,副产物收率小于1%。

镁碱沸石分子筛催化剂的制备

采用自制镁碱沸石分子筛为活性组分,考察不同用量拟薄水铝石为黏结剂、不同用量田菁粉为助挤剂、不同温度下焙烧的催化剂径向抗压碎力和正丁烯骨架异构性能,并对比以乙酸和硝酸为胶溶剂时催化剂的物化性能。采用XRD和NH3-TPD表征催化剂,分析其结构和酸性,测定径向抗压碎力,并在固定床反应器上进行正丁烯骨架异构化反应评价,对比采用不同成型条件制备的催化剂物化性能差异。结果表明,硝酸胶溶效果优于乙酸,在黏结剂拟薄水铝石质量分数为20%、助挤剂田菁粉质量分数为3%、胶溶剂质量分数为2%硝酸和柠檬酸(硝酸与柠檬酸物质的量比为2∶1)条件下,催化剂径向抗压碎力高于70 N·cm-1,正丁烯异构化反应活性高,异丁烯选择性和稳定性良好。

F^-在镁碱沸石合成中作用的研究

通过在镁碱沸石合成体系中引入NaF来研究F^-在镁碱沸石合成中对硅铝比、晶化时间、模板剂用量以及对产品形貌、比表面积、酸性的影响。通过X射线衍射(XRD)、X射线荧光衍射(XRF)、扫描电镜(SEM)、氮气吸附-脱附、氨气程序升温脱附(NH_3-TPD)对合成分子筛进行表征,结果表明:F^-的引入可以显著拓宽镁碱沸石的合成硅铝比范围,减少模板剂用量和大幅缩短晶化时间,并且使产品晶粒分布更加均匀,增加其比表面积、酸量和酸强度。

镁碱沸石分子筛改性研究进展

镁碱沸石分子筛独特的孔道结构使其在催化领域得到广泛应用,如作为吸附剂或用于合成气制二甲醚、正丁烯骨架异构、己烯骨架异构和丁烯聚合等反应。近年来,由于异丁烯供不应求,用于正丁烯骨架异构制异丁烯的镁碱沸石分子筛的研究受到关注。分子筛的孔道结构、酸性以及比表面积等物化性能是决定催化性能的重要因素,这些物化性质可通过改性方法调控,从而达到优化催化性能的目的。从离子交换改性、脱铝改性、碱处理改性以及表面修饰改性综述国内外镁碱沸石分子筛改性的研究进展,分别论述各种改性方法,总结改性后镁碱沸石分子筛在正丁烯骨架异构、N2O分解、二甲苯异构及二丁醇脱水等反应中的催化性能,并对改性机理进行综述,对镁碱沸石分子筛未来发展方向进行展望。