多級(jí)孔MFI型分子篩納米晶的可控合成及功能化.pdf

1、上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文申請(qǐng)上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文多級(jí)孔多級(jí)孔MFI型分子篩型分子篩納米晶的可控合成納米晶的可控合成及功能化功能化專業(yè)：業(yè)：化學(xué)化學(xué)學(xué)號(hào)：號(hào)：0121109004姓名：崔天露崔天露導(dǎo)師：師：陳接勝陳接勝教授教授李新昊李新昊特別研究員特別研究員上海交通大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院上海交通大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院2016年7月上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文I多級(jí)孔多級(jí)孔MFI型分子篩型分子篩納米晶的可控合成納米晶的可控合成及功能化功能化摘要摘要

2、沸石分子篩具有結(jié)晶化的骨架結(jié)構(gòu)和規(guī)整的微孔孔道，在催化、分離、吸附和離子交換等領(lǐng)域都備受關(guān)注。MFI型分子篩具有可調(diào)控的酸性，獨(dú)特的擇形選擇性和高的熱穩(wěn)定性及水熱穩(wěn)定性，是最被廣泛應(yīng)用的沸石分子篩之一。然而，較小的孔道尺寸限制了分子的擴(kuò)散速率，從而極大地限制了其在吸附和催化等領(lǐng)域的應(yīng)用。基于此，人們?cè)谥苽渚哂锌煽丶{米尺寸和孔道結(jié)構(gòu)的多級(jí)孔分子篩方面做了諸多努力，以克服體相材料造成的擴(kuò)散限制問(wèn)題。后處理法和模板法通常被用來(lái)制備含有多級(jí)孔沸

3、石分子篩。然而，后處理法復(fù)雜的合成步驟和模板劑昂貴的價(jià)格限制了其在工業(yè)上的大規(guī)模應(yīng)用。因此，仍急需合成出具有高擴(kuò)散能力和優(yōu)異擇形選擇性的沸石分子篩。以此為切入點(diǎn)，在未引入額外模板劑的條件下，我們利用Kirkendall生長(zhǎng)制備出了具有可控多級(jí)孔道的MFI型分子篩納米晶，并進(jìn)一步進(jìn)行了功能化研究。具體研究?jī)?nèi)容如下：（1）利用Kirkendall效應(yīng)，在未添加額外模板劑的情況下制備出具有多級(jí)孔道結(jié)構(gòu)的silicalite1分子篩納米顆粒。在

4、沸石分子篩的合成過(guò)程中，通過(guò)少量水的輔助使Kirkendall生長(zhǎng)得以進(jìn)行。通過(guò)簡(jiǎn)單地調(diào)控結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑和水的用量，可以控制介孔的孔道尺寸和分子篩的粒徑大小。Kirkendall生長(zhǎng)這種低結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑用量、高產(chǎn)率、低成本的方法有利于工業(yè)中的大規(guī)模生產(chǎn)。此外，多級(jí)孔的引入有效地提高了物質(zhì)的擴(kuò)散速率，使合成的多級(jí)孔silicalite1分子篩在亞甲基藍(lán)的吸附實(shí)驗(yàn)中展現(xiàn)出遠(yuǎn)優(yōu)于體相分子篩的吸附效率。（2）將Kirkendall生長(zhǎng)制備多級(jí)孔沸石分子

5、篩的策略成功拓展到多級(jí)孔ZSM5分子篩的合成中，制備出了SiAl比和多級(jí)孔結(jié)構(gòu)可調(diào)的ZSM5分子篩納米顆粒。多級(jí)孔孔道的引入和晶粒尺寸的納米化，不僅提高了產(chǎn)物分子的擴(kuò)散速率，而且改變了酸位點(diǎn)的性質(zhì)，從而使多級(jí)孔ZSM5納米顆粒具有比體相材料更加優(yōu)異的甲醇制丙烯（MTP）性能。考察了鋁含量對(duì)多級(jí)孔ZSM5分子篩MTP性能的影響，研究表明基于此方法制備出的高鋁含量的ZSM5在保持較強(qiáng)抗積碳能力的同時(shí)，丙烯選擇性也得到了大幅度的提高，整體性能