MCM-41介孔分子篩的合成方法及催化性能研究.pdf

1、本論文是以介孔分子篩MCM-41的合成與表征為主要研究內(nèi)容，以找出MCM-41的最佳合成條件、新型合成方法以及在催化領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用范圍為研究目標(biāo)。論文首先論述了無機介孔分子篩研究的意義，回顧了MCM-41介孔分子篩的研究發(fā)展歷程，概述了MCM-41介孔分子篩的特點、合成機理、合成途徑以及各種表征數(shù)據(jù)，指出了這類材料目前研究中存在的問題。由此提出本論文的研究方案，通過XRD、FT-R、TEM和N<,2>等溫物理吸附研究等多種表征手段，系統(tǒng)地

2、考察各種合成因素對全硅MCM-41介孔分子篩和含金屬雜原子的MCM-41介孔分子篩結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響。 以硅酸鈉為硅源，以十六烷基三甲基溴化胺為模板劑，采用堿性介質(zhì)中的水熱法和微波法合成了全硅MCM-41介孔分子篩。實驗結(jié)果表明，采用堿性條件下的水熱法和微波法都能夠合成出MCM-41介孔分子篩。全硅MCM-41介孔分子篩的最合適合成條件為：pH=10～11，表面活性劑CTAB/二氧化硅=0.2，水/二氧化硅=70，老化時間80 m

3、in。水熱法晶化溫度130℃，晶化時間72h；微波法晶化時間2.5 h，晶化功率280 W。水熱法與微波法制得的MCM-41介孔分子篩各項表征參數(shù)基本一致，微波法合成MCM-41分子篩誘導(dǎo)期極短，晶化速度很快，樣品的比表面積大于1000 m<'2>/g，熱穩(wěn)定性大于1000 K，但水熱穩(wěn)定性有待提高。 兩種方法合成的全硅MCM-41和摻雜金屬雜原子的MCM-41的熱穩(wěn)定性均較好，經(jīng)750℃焙燒后仍能保留大部分介孔，但在900℃高

4、溫焙燒2h后大部分介孔坍塌，比表面積減少，孔徑分布變寬，無機骨架更趨于無定形態(tài)。采用微波焙燒技術(shù)也能除去絕大部分有機模板劑，但焙燒功率、焙燒時間不易控制。將鈷、銅、鎳骨架改性MCM-41與全硅MCM-41對比，實驗結(jié)果表明，當(dāng)金屬M/Si=0.05～0.15時，合成的Cu-MCM-41、Co-MCM-41和Ni-MCM-41與全硅MCM-41的晶體結(jié)構(gòu)類似。金屬原子同晶取代Si進入MCM-41介孔分子篩無機骨架中，會使晶體的完整性有所下

5、降，比表面積減小，孔徑稍大，孔徑分布較寬，當(dāng)金屬M/Si>0.2時，部分樣品的骨架坍塌，比表面積急劇下降，XRD小角度衍射峰消失，說明金屬雜原子進入MCM-41無機骨架對其結(jié)構(gòu)有一定影響。 通過苯酚．叔丁醇烷基化反應(yīng)對微波法合成的H-MCM-4.1催化劑的催化性能進行了初步研究。實驗證明，采用微波法合成的H-MCM-41介孔分子篩對苯酚．叔丁醇烷基化體系具有顯著催化作用，但是產(chǎn)物選擇性與文獻記載有明顯不同，主要產(chǎn)物為4-TBP、