納米si02顆粒組裝改性蒙脫土汽油脫硫劑

1、1第21卷第4期2006年7月無機材料學報JournalofInganicMaterialsV0121，NO4Jul。，2006文章編號：1000—324X(2006)04—0953—05納米Si02顆粒組裝改性蒙脫土汽油脫硫劑趙少云，陳愛平，劉偉，陳曉萍(華東理工大學材料科學與工程學院超細材料制備與應用教育部重點實驗室，上海200237)摘要：以鈉基蒙脫土為原料，利用模板導向技術在其層間組裝多孔納米SiO。顆粒，并浸漬負載過渡金屬氧化

2、物納米顆粒制得汽油脫硫劑通過XRD、TG、TEM、FT—IR和孔結構分析等手段表征了合成的多孔材料的結構和性能汽油吸附脫硫實驗結果表明，經納米材料組裝改性的蒙脫土具有擇形吸附的特性，對汽油中的含硫化合物的脫除率相比鈉基蒙脫土提高了52％過渡金屬氧化物納米顆粒改性補強Si02柱撐蒙脫土的熱穩(wěn)定性有顯著提高關鍵詞；蒙脫土；模板導向；組裝；汽油脫硫中圖分類號：TB383，TQ426文獻標識碼：A1引言蒙脫土作為天然層狀多孔結構材料已經被廣泛地

3、應用于催化、復合材料、醫(yī)藥、日用化工等領域[h6f利用蒙脫土層狀結構可調控以及可離子交換的特性，在其層間引入大體積的交聯(lián)劑或溶膠粒子，可合成多孔層柱蒙脫土材料，該材料已在擇形吸附和擇形催化等領域顯示了廣闊的應用前景【7~9】傳統(tǒng)的交聯(lián)柱撐多孔蒙脫土材料存在孔徑分布寬、層柱分布不均、熱穩(wěn)定性較差和結構性能不易調控等不足[1011]人們在通過有機模板劑導向無機離子排布合成有序孔結構材料如MCM一41等方面進行了大量的研究[12”14]，本文

4、使用模板導入劑將正硅酸乙酯引入蒙脫土層間，再經水解、縮合和聚合，制備出孔徑為2o一30nm的多孔層柱粘土材料通過浸漬法將活性組份負載在Si02柱撐蒙脫土上，得到過渡金屬氧化物活性組分以納米顆粒形式組裝在Si02柱和蒙脫土介孔層間的汽油脫硫劑2實驗部分21含有機模板劑的蒙脫土材料的制備選用浙江安吉鈉基蒙脫土(NaMMT)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、四丁基氫氧化銨(TLH)和稀硝酸作原料，利用蒙脫土具有離子交換的特性，使有機銨插層到

5、蒙脫土的層間【11】實驗時按NaMMT與有機銨、硝酸均為o3CEC(CEC為該蒙脫土的離子交換量，單位為103mol／lOOg)的配比，先將蒙脫土制成25％固含量的懸濁液，再與有機銨溶液強力攪拌混合；將溫度升至50一60。C并保3一MMT進行納米Si02顆粒組裝實驗表1蒙脫土離子交換改性的層間距Table1XRDdataofmontmillonitesmodifiedbyionexchangeTheincrementofdoolbase

6、donNaMMT32納米Si02顆粒組裝改性蒙脫土321改性蒙脫土的層狀結構蒙脫土經有機銨交換改性后，以中性胺作導向劑將硅酸乙酯引入蒙脫土層間內發(fā)生水解圖1萬方數(shù)據XRD廣角衍射結果表明B、C兩個樣品經過550。C煅燒除去有機模板導向劑后，4期趙少云，等：納米8i02顆粒組裝改性蒙脫土汽油脫硫劑955它們的d001分別為282和268nm，遠遠大于原土的層間距126nm，這也證實導致蒙脫土層間距變大是由于層內有Si02柱體形成從圖2的紅

7、外光譜圖可知，Si—O—Si彎曲振動峰由A樣品1040cm。分別向高波數(shù)移至B樣品1078cm_1和C樣品1100cm～，這與用凝膠法制備硅柱蒙脫土IR分析的結果一致IS】，表明蒙脫土層間距的增大是因為硅柱生成所致圖1多孔納米材料組裝樣品的XRD圖譜Fig1XRDpatternsofsamples322改性蒙脫土的孔結構與形貌400035003000250lD200015001000500盹yenl曲ers／cm1圖2多孔材料組裝樣品的

8、FTIR圖譜Fig2FT—IRspectraofsamples從表2結果可知，在蒙脫土層間組裝硅柱以及過渡金屬元素氧化物納米顆粒后，樣品B和樣品C的孔容增至025cm3／g以上，孔容的增大是蒙脫土層間距增大的結果BET比表面積由原土337m2／g變?yōu)锽樣3621m2／g和c樣1814m2／g，比表面積顯著增大，說明組表2蒙脫土和多孔材料的孔結構分析結果Table2PestructureofvariousMMTsThemostprobab

9、lepediameterofthesepesisabout250nm圖3樣品的TEM照片F(xiàn)ig3TEMphotosofsamples(a)ThephotoofA(NwMMT)；(b)ThephotoofC(Siliea／MMTmodifiedbynano—paxticles)∞∞∞∞如0，I／9p寫暑H目是皇萬方數(shù)據956無機材料學報裝的硅柱是具有豐富微孔結構的多孔柱狀物，硅柱不僅將層間孔道撐開，而且它自身是以納米柱狀形式分布在蒙脫土層

10、間并形成一定的孔結構C樣品的比表面積相對B樣有明顯的下降，這說明過渡金屬元素的氧化物主要負載在硅柱上，堵塞了部分硅柱上的微孔雖然比表面積的下降會降低樣品的吸附性能，但下面熱穩(wěn)定性試驗將表明這種過渡金屬納米氧化物對硅柱的修飾作用，將會補強硅柱，進一步提高吸附劑的熱穩(wěn)定性由A、B、C樣品的孔分布分析可見，導入Si02后的B、C樣品在20^一33nm間的孔有較大的增加，并且蒙脫土的孔徑分布變窄，更集中在25nm附近圖3是樣品A、C的TEM的照