高渗透率高选择性Silicalite-1沸石膜的合成与表征

利用重复水热合成法在α-Al2O3陶瓷管上合成Silicalite-1沸石膜,并对合成的沸石膜进行了X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征,通过单组分气体渗透对膜的渗透性能进行检测。通过测试发现,H2／N2在常温常压下的理想分离因素为4.00,略大于H2／N2的Knudsen扩散比值3.74,而H2／C3H8的理想分离因素为25.96,远大于其Knudsen扩散比值4.69,H2的渗透率为4.44×10-6mol／(m2·s·Pa)。

低模板剂法合成Silicalite-1沸石膜及其气体渗透性能研究

在较低的模板剂浓度下，采用二次生长法在大孔（孔径约4～6μm）α-Al2O3载体上合成Silicalite-1沸石膜，并采用X射线衍射法、扫描电子显微镜及不同温度下单组分气体渗透实验对所合成的沸石膜进行表征．结果表明，合成的是典型的Silicalite-1沸石膜，无其他杂质形成；制备的沸石膜连续、互生、致密，没有明显的缺陷．在40℃下H2的渗透速率为4．47×10^-7mol／（m^2·s·Pa），H2／SF6的理想分离系数44，远高于其Knudsen扩散系数8．54．在40～200℃之间，H2／SF6的理想分离系数曲线呈V型，H2的渗透速率几乎不变，N2的渗透速率随温度升高略下降。

一种简单修饰法合成的Silicalite-1沸石膜及其气体渗透性能

采用原位水热法在粗糙大孔α-Al2O3载体管上预先合成Silicalite-1沸石,程序升温焙烧该管后,用砂纸打磨管表面,再用原位水热法在打磨后的管上二次合成Silicalite-1沸石膜。利用XRD、SEM及单组分气体渗透实验对制备的沸石膜进行表征,并初步考察了影响打磨修饰法制备Silicalite-1沸石膜性能的主要因素。结果表明,合成的沸石膜是典型的Silicalite-1;其晶粒排列紧密,呈互锁生长,表面平整,无晶间孔或针孔存在。打磨前水热预处理载体管的时间和砂纸型号对合成沸石膜的质量影响较大。室温下,打磨修饰法制备的Silicalite-1沸石膜的H2渗透率达到1.2×10-6mol/(m2.s.Pa),且H2/N2、H2/C3H8和H2/SF6的理想分离系数分别达到3.9、20.6和84.8。

真空晶种引入法制备Silicalite-1沸石膜及其性能表征

采用抽真空法在多孔α-Al2O3载体管表面预先引入Silicalite-1沸石晶种,再通过水热合成二次晶化法在涂有Silicalite-1沸石晶种的α-Al2O3载体管上合成沸石膜.用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对合成的沸石分子筛及膜进行了表征,考察了晶种大小、真空度对合成沸石膜渗透性能的影响,用单组分气体渗透实验检测合成沸石膜的渗透性能.XRD检测结果表明,制备的沸石膜是典型的Silicalite-1沸石膜,合成的分子筛粒径分别约为0.2,0.5,1和2μm,且分布均匀;SEM检测结果表明引入的晶种涂层连续、均匀,制备的Silicalite-1沸石膜致密、互生,不存在裂缺;常温常压下,H2/N2和H2/SF6的理想分离系数分别达到4.1和133.2,大于其Knudsen扩散比值3.7和8.7.

采用改进的二次生长法在多孔α-Al_2O_3陶瓷管上合成Silicalite-1沸石膜

以钛溶胶分散Silicalite-1沸石晶种,采用提拉法在α-Al2O3陶瓷管上负载晶种层,通过二次水热合成在多孔α-Al2O3陶瓷管上制备Silicalite-1沸石膜。考察了晶种悬浮液中晶种的含量、提拉次数和制膜合成液的水与正硅酸乙酯摩尔比对Sili-calite-1沸石膜性能的影响。采用扫描电子显微镜和X射线衍射方法对Silicalite-1沸石膜的形貌和结构进行了表征。实验结果表明,制膜条件对Silicalite-1沸石膜渗透性能有较大影响;适宜的制膜条件为:制膜合成液的水与正硅酸乙酯摩尔比120、晶种悬浮液中晶种的质量分数10%、提拉次数6次。所合成Silicalite-1沸石膜表面连续、致密、与陶瓷管结合紧密;在323K、0.1MPa压差的条件下,Silicalite-1沸石膜的H渗透速率为7.36×10-7mol/(m2·s·Pa),H/SF理想分离因数为28.6。

多孔Silicalite-1沸石负载Ni对肉桂醛的选择性加氢

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,有机硅季铵盐为介孔模板材料成功制备了具有较大介孔孔容(0.36cm^3/g)和高纳米孔表面积(253m^3/g)的多孔Silicalite-1沸石(Silicalite-1-M),并负载金属Ni催化剂(Ni/Silicalite-1-M)研究了其对肉桂醛的选择性加氢性能。采用XRD、N_2-吸附、H_2-TPR、SEM和TEM等手段对载体及其催化剂进行了表征。考察了反应温度、Ni的负载量对肉桂醛选择性加氢性能的影响。实验结果表明,Ni/Sil-icalite-1-M催化剂对肉桂醛具有较高的选择性加氢活性和3-苯丙醛的选择性。当反应时间为60min,反应压力为1.5MPa,反应温度为100℃时,肉桂醛的转化率为99.3%,3-苯丙醛的收率高达88.0%。

纳米晶种涂层法合成Silicalite-1沸石膜

用纳米晶种涂层二次生长成膜法在大孔旺．A1203（孔径4～6μm）陶瓷管上合成Silicalite-1沸石膜．用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）表征分析了沸石膜的形态，并通过单组分气体渗透实验对合成膜管的渗透性能进行了测试．结果表明，合成的Silicalite-1沸石膜连续、互生，看不出晶间孔；沸石膜层厚8-10μm；常温常压下HE／N2的理想分离系数为3．9，超过其努森扩散值3．74，H2／C3H8的理想分离系数为19．1，远大于其Knudsen扩散比值4,69，且H2的渗透率达到1．43×10^-6mol／（m^2·s·Pa）．气体分离数据表明，该膜没有明显的缺陷存在．

泡沫碳化硅陶瓷表面原位合成Silicalite-1沸石的研究

采用泡沫碳化硅陶瓷作为载体,在其表面制备沸石分子筛涂层。首先,通过聚氨酯泡沫热解结合可控熔渗反应烧结制备泡沫碳化硅陶瓷。然后通过原位水热合成法在泡沫碳化硅陶瓷表面制备Silicalite-1沸石涂层。沸石涂层和泡沫碳化硅载体所组成的复合材料具有独特的微孔/大孔结构,高的比表面积和界面结合强度。这种材料将会在催化、吸附/分离领域有广泛的应用前景。

堇青石载体表面Silicalite-1沸石膜的合成与表征

沸石分子筛膜是近十年发展起来的一种新型无机膜.它具备一般无机膜结构稳定、耐高温与化学侵蚀、机械强度高等优点.尤其是,它的结构孔径均匀、精密,具备分子筛分性能.沸石晶体中的阳离子可被其它离子交换.硅铝比可以调节,硅铝原子可被其它原子取代.这些特性,使研制孔径与分子尺寸相匹配、均匀致密的沸石分子筛膜,成为实现分子水平上分离和膜催化的关键.这是当前无机膜材料研究的前沿和热点.通常,用于分离与催化的沸石膜是在无机多孔载体上合成的.α-氧化铝是文献报道的制备方法中最常用的载体。

b轴定向Silicalite-1沸石膜的合成

采用原位水热合成法,分别采用四丙基氢氧化铵(TPAOH)和四丙基溴化铵(TPABr)为模板剂,在不锈钢片上合成出了b轴定向的Silicalite-1沸石膜.采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对膜的定向性和晶体形貌进行表征.通过XRD和SEM图可以看出,合成出的沸石膜为连续的,且定向性较好.比较采用两种模板剂所合成出的沸石膜可以看出,采用四丙基氢氧化铵(TPAOH)合成出的沸石膜比采用四丙基溴化铵(TPABr)合成出的沸石膜定向性好,成膜速度较快,但晶体尺寸较小.

合成条件对Silicalite-1沸石分子筛形貌的影响

以TPAOH为模板剂,TEOS为硅源,采用水热合成法制备Silicalite-1沸石分子筛。通过改变晶化方式、晶化温度、晶化时间、模板剂用量及乙醇用量等合成参数,调变分子筛的形貌。SEM和XRD检测结果表明,采用油浴晶化所得的Silicalite-1沸石分子筛比采用烘箱晶化所得沸石分子筛中的孪晶含量少;合成液中较低的模板剂、乙醇含量,较高的晶化温度,较短的晶化时间都有利于合成含较少孪晶的Silicalite-1分子筛。

管式silicalite-1沸石膜的制备及表征

利用二次晶种生长法在多孔管式氧化铝载体上合成了连续、完整的silicalite-1沸石膜。通过X-射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了silicalite-1沸石膜的结构及表面形貌,并通过气体渗透测试表征了沸石膜的气体渗透性能和分离效果。研究结果表明,所合成的silicalite-1沸石膜厚度为15μm,H_2的渗透率达到7.15×10^(-7)mol·m^(-2)·s^(-1)·Pa^(-1)。该沸石膜的H_2/N_2理想分离因子为3.81,H_2/SF_6理想分离因子为22.46,说明沸石膜无明显缺陷。

Fe原位改性小晶粒Silicalite-1分子筛催化醛氨缩合性能研究

吡啶及其衍生物统称为吡啶碱,其广泛应用于农药、医药等领域。Chichibabin醛氨缩合反应是目前工业制取吡啶碱最广泛的路线。目前,使用最广泛的ZSM-5分子筛受制于硅铝骨架结构的不稳定性,高活性反应周期较短(5 h),针对这一问题,本研究选用热稳定性、水热稳定性优异的Silicalite-1分子筛,使用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为胶体分散剂,在水热合成分子筛的过程中向骨架中引入Fe,结合XRD、SEM、TG、BET、NH3-TPD、Py-FTIR等表征方法探究了晶化条件对Silicalite-1分子筛结晶度、孔结构和酸性质的影响。实验结果表明,在晶种投入量15%、PVP添加量3.75%时产品相对结晶度达到最高(103%),粒径约为200 nm。改性后的Silicalite-1具有更丰富的酸位点,醛氨缩合反应的初始活性由66%增加至85%,在反应进行15 h后,原料转化率和吡啶碱收率分别保持在66%和40%以上。研究提出的原位改性Silicalite-1分子筛策略极大扩宽了纯硅沸石在酸催化领域的应用,具有显著的科研价值和工业化潜力。

过渡金属负载Silicalite-1分子筛的制备及其催化糠醛加氢性能研究

糠醛是一种重要的生物质平台分子,研发具有高活性和稳定性的糠醛加氢催化剂是当前的研究焦点,但贵金属催化剂的高成本问题使得其难以满足大规模工业生产的需求。利用一步水热法成功地合成了过渡金属负载Silicalite-1分子筛催化剂,并探讨了引入不同类型的过渡金属(如Ni、Co、Cu和Fe)对Silicalite-1分子筛结构产生的影响。研究结果表明:低金属负载量并不会对分子筛结构的形成产生影响,同时金属物种在分子筛载体的表面也能均匀分布。在糠醛的加氢转化过程中,Ni基催化剂S-Ni2展现出优异的糠醛转化能力,糠醛的转化率高达96%,产物呋喃的选择性保持在71%左右。Cu基催化剂S-Cu1表现出优异的糠醇选择性,产物选择性接近100%,这一性能明显优于通过浸渍法制得的铜基催化剂(76%)。因此,与浸渍法相比,采用一步水热法可以获得具有高选择性的催化剂,且该方法简单易操作。本研究为寻找高效、稳定且经济的金属加氢催化剂开辟了新的方向,并促进了生物质资源的高值化应用。

Silicalite-1封装Au纳米颗粒催化剂的制备及性能研究

金属负载型催化剂广泛应用于工业催化领域。然而,金属活性位点在反应中的聚集和流失,是该类催化材料长久以来的痛点。文章以Silicalite-1为载体,Au纳米颗粒为活性中心,通过一种简单有效的合成方法,将Au纳米颗粒完全封装于Silicalite-1内部,可有效抑制Au纳米颗粒流失,提高催化剂的稳定性。SEM、TEM、XRD、XPS、N 2物理吸附脱附等表征结果证明了催化剂的封装结构。催化剂对硝基化合物还原反应表现出优异的催化活性,以及较高的循环稳定性,极大提高了工业应用前景。

不同支撑体上Silicalite-1型沸石膜的形成与表征

晶种涂层二次合成法在澄清溶液合成体系,研究了在两种孔结构为0.1和4μm的α-Al2O3陶瓷管支撑体上,用晶粒大小为100和600nm的晶种进行涂层和silicalite-1沸石膜层的形成. SEM和xRD分析表明,两种支撑体的微结构差异很大,小孔支撑体的表面比大孔支撑体更平整、光滑,大孔支撑体有缺陷和空隙.用100nm的晶种进行涂层和晶化成膜,两种支撑体上均可形成连续的品种层及相应的沸石膜层,但在大孔支撑体上较长时间涂层才可获得连续晶种层;小孔支撑体上形成的晶种层及相应的沸石膜层质量较好.用600nm的晶种在两种支撑体上涂层和成膜的效果均较差,且晶粒较大的晶种更不易在大孔支撑体上形成连续晶种层,相应的成膜效果也差.

在泡沫碳化硅载体上自转化合成silicalite-1型沸石晶体

以泡沫碳化硅载体内的残余硅为硅源,在泡沫碳化硅载体上自转化合成silicalite-1型沸石晶体.用残余硅含量为16.7%的泡沫碳化硅作为载体,可制备出负载均匀、耐热性好、抗热冲击、比表面积为36 m^2g^(-1)的silicalite-1型沸石晶体/泡沫碳化硅复合材料.研究了泡沫碳化硅载体的残余硅含量和水热合成溶液的组成等因素对沸石晶体的自转化合成及其形貌的影响.结果表明,泡沫碳化硅载体中的残余硅含量是影响沸石晶体层结晶的关键因素.当载体中硅的含量过低时,溶液中的硅酸根浓度过低,不具备形成沸石晶体的条件;而当载体中硅的含量过高时,溶液中的硅酸根浓度过高,沸石晶体优先在残余硅的表面形核,随着这些硅的溶解,在其上形成的沸石晶体也随之脱落.增加模板剂的含量可促进沸石晶体形核,从而使沸石晶体的尺寸变小.

对二甲苯在高硅沸石Silicalite-1上的吸附与脱附

采用重量法研究了温度为423,373,343,323K时对二甲苯在高硅沸石Silicalite-1上的吸附和脱附行为.实验结果表明,温度为323,343 K时,吸附等温线出现两个吸附平台,且343 K时出现前所未有的两个滞后环.根据吸附等温线计算了热力学参数(吸附等容热、吉布斯自由能变、熵变和吸附相熵).随吸附量的增加,吸附等容热增大,吸附的吉布斯自由能变稍有下降,吸附熵变逐渐增大,吸附相的熵逐渐减小,分子间的相互作用逐渐增强.对吸附和脱附动力学进行了研究,发现在吸附量大约为4 m/u.c.(单位晶胞分子数)时,扩散系数出现了峰值.

纳米级晶种预涂层法Silicalite-1型沸石膜合成及其结构分析

在大孔-αA l2O3陶瓷管载体上采用晶种预涂层法在澄清溶液体系中水热合成了S ilica lite-1型沸石膜,用SEM和XRD表征了晶种、晶种涂层后载体和成膜后沸石膜的结构、晶形变化、晶相结构等成膜情况,并初步考查了两种不同温度(130℃和160℃)下生长成膜的结构变化.结果表明:制备的晶种呈椭球形、晶粒小(约100 nm)而均匀、纯度高,适合作晶种涂层成膜;所用载体孔径大而不均匀、表面粗糙而不平整,但经晶种涂层后表面可形成一层厚度均匀、光滑的晶种层,再水热晶化时有利于成膜,所得膜连续、清晰无裂缺,载体、晶种层和沸石膜层之间相互结合紧密;连续晶种层改善了载体表面的性能,有利于连续S ilica lite-1沸石膜的形成;合成温度不同,沸石晶粒在载体表面生长的方向不同,所形成的膜微观结构也不同.该合成方法能适合其他不同类型沸石膜的制备.