ZLC技術(shù)測定苯在MFI型沸石分子篩和金屬有機(jī)骨架材料Cu-BTC晶體中的擴(kuò)散系數(shù).pdf

1、具有規(guī)則的孔道結(jié)構(gòu)、較高的比表面積和擇形催化和吸附功能的沸石分子篩被廣泛應(yīng)用于石油化工、精細(xì)化工及醫(yī)藥化工等領(lǐng)域。無論是擇形催化還是基于吸附的分離過程，分子在沸石分子篩晶內(nèi)的擴(kuò)散過程關(guān)系到反應(yīng)速率或分離效率的重要因素。此外，研究多相反應(yīng)的本征反應(yīng)動力學(xué)和設(shè)計(jì)多相反應(yīng)器需要知道分子在沸石分子篩晶內(nèi)的擴(kuò)散過程。這一擴(kuò)散過程可用晶內(nèi)擴(kuò)散系數(shù)來表征，它是研究沸石分子篩內(nèi)部傳質(zhì)過程和動力學(xué)過程的重要參數(shù)。
　　 晶內(nèi)擴(kuò)散系數(shù)的測定是一項(xiàng)非

2、常具有挑戰(zhàn)性的工作。迄今，科研工作者發(fā)展了許多實(shí)驗(yàn)方法來測量沸石分子篩上探針分子的擴(kuò)散系數(shù)，其中ZLC(zero-lengthcolumn)法作為一種測定擴(kuò)散系數(shù)的宏觀方法，已較為廣泛地得到應(yīng)用。
　　 本論文主要工作是以苯為探針分子，利用ZLC技術(shù)測定其在多孔材料（MFI型沸石分子篩和金屬有機(jī)骨架材料Cu-BTC）中的晶內(nèi)擴(kuò)散系數(shù)，具體在以下二個方面做了較系統(tǒng)的研究:
　　 1)以TPABr為模板劑，水玻璃為硅源，硫酸

3、鋁為鋁源，硝酸鐵為鐵源，采用水熱法合成了Fe-ZSM-5、H-ZSM-5和Silicalite-1三種沸石分子篩，采用XRD、N2吸脫附、SEM等技術(shù)及ICP-AES對材料進(jìn)行了表征。表征結(jié)果證實(shí)，三個沸石分子篩樣品均具有典型的MFI型結(jié)構(gòu)，樣品晶體尺寸大小均勻。利用ZLC技術(shù)研究了苯分子在上述三種沸石晶體內(nèi)的擴(kuò)散行為，并根據(jù)模型方程計(jì)算出了晶內(nèi)擴(kuò)散系數(shù)和活化能。研究結(jié)果表明，分子篩骨架外陽離子H+和鐵物種對苯分子在沸石晶內(nèi)的擴(kuò)散有限制

4、作用，而鐵物種對苯分子在沸石晶內(nèi)的擴(kuò)散阻礙作用更加明顯。
　　 2)以均三苯甲酸和硝酸銅為原料，N，N-二甲基甲酰胺、乙醇、水的混合液為溶劑，采用水熱法合成金屬有機(jī)骨架材料Cu-BTC，采用XRD、N2吸附、SEM等技術(shù)對合成材料進(jìn)行了表征。表征結(jié)果表明，樣品的結(jié)晶度較高，具有典型的立方晶體結(jié)構(gòu)，形貌規(guī)整，晶體尺寸大小均一。采用ZLC技術(shù)研究了苯分子在Cu-BTC上的擴(kuò)散行為。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，苯分子在Cu-BTC晶體中的擴(kuò)散限制較小。