煤系高岭土合成NaA分子筛及其机理分析

以煅烧煤系高岭土为原料,采用氢氧化钠溶液水热合成制备NaA分子筛.以NaA分子筛晶体的生长过程为基础,利用XRD、SEM对NaA分子筛晶体生长规律进行表征, 并对其结晶机理进行了分析.结果表明,煤系高岭土制备NaA分子筛的最佳工艺条件是:煅烧温度为725 ℃;配料比 m(Na2O)/m(SiO2)为3,m(H2O)/m (Na2O)为40;胶化条件为70 ℃×2 h;晶化条件为100 ℃×6 h.所制NaA分子筛的钙离子交换量为316.55 g CaCO3/g.在NaA分子筛的碱液合成过程中,在晶化条件下,凝胶固相中的硅铝酸根骨架解聚重排晶化成沸石晶体骨架.     

离子液体-水混合溶剂中Mg/Al水滑石的制备与表征

以离子液体-水为混合溶剂,通过水热法制备了Mg/Al水滑石,借助XRD、SEM、TG、N2吸附-脱附、红外等技术对产物的晶相、晶体相貌特征、热稳定性及比表面积进行了表征。结果表明,在离子液体-水混合溶剂中可生成具有良好晶型和热稳定性的水滑石,并且与纯水相比,离子液体-水混合溶剂中制备的水滑石具有较高的结晶度,并且具有较大的比表面积和较窄的孔径分布。     

煤矸石制备NaX型分子筛及其对Cd~(2+)的吸附性能

以鄂尔多斯昶旭煤矿煤矸石为研究对象,采用碱熔法制备NaX型分子筛,利用FTIR、XRD、SEM、BET等方法对其进行了表征,并研究了分子筛投加量、废水初始pH值以及吸附温度对NaX型分子筛吸附废水中重金属Cd~(2+)性能的影响.结果表明,以煤矸石为主要材料合成的NaX型分子筛化学组成通用公式为3.5Na_2O·Al_2O_3·2.9SiO_2·150H_2O,合成条件为陈化时间6 h、晶化温度和时间分别为100℃和12 h,结构为八面体晶体形状且具有较大的比表面积(406.7 m~2/g)和总孔体积(0.242 m~3/g).在分子筛投加量为2 g/L、废水初始pH=5、吸附温度为室温(25℃)的条件下吸附效果最好,对Cd~(2+)(100 mg/L)的去除率达到90%以上.采用Langmuir、Freundlich和Temkin三个等温吸附模型对吸附效果进行比较,NaX型分子筛吸附Cd~(2+)更加符合Langmuir等温吸附模型,其最大吸附容量达到100.11 mg/g.研究结果对利用煤矸石制备分子筛提供了一定的基础,并为其资源化应用提供了一种可能的途径.     

接种法合成Y型沸石分子筛

Y型沸石分子筛是类似天然八面沸石结构的合成结晶铝硅酸盐。其钠型的化学式为: Na_2O·Al_2O_3·W SiO_2·XH_2O 式中W是SiO_2/Al_2O_3克分子比,常称为Y型沸石分子筛的的硅铝比,其值可为3—6;X值随吸附水的程度而不同,其值可到9。Y型沸石分子筛具有规整的孔道结构,开扩的孔穴体积,大的比表面积和高的热稳定性,并能和多种阳离子进行交换。这种沸石分子筛出现不久,就迅速得到了广泛应用。目前已被用于石油化工中的催化裂化、加氢裂解,石腊异构化,烷基化等催化过程,以及混合二甲苯的吸附分离过程。     

合成条件对高硅SSZ-13分子筛膜单气体渗透性能的影响

采用2次水热合成法在多孔莫来石支撑体外表面上制备高硅SSZ-13分子筛膜,考察了合成溶胶中的Si/Al比、晶化时间、晶化温度、H₂O/SiO₂比对合成高硅SSZ-13分子筛膜的单气体渗透性能的影响.高硅SSZ-13分子筛膜的CO₂和CH₄的单气体渗透性能依赖于合成溶胶中的Si/Al比,Si/Al比越高,越有利于气体分离.其次,合成溶胶中H₂O/SiO₂比和晶化条件也能够影响分子筛晶体形貌、分子筛层厚度以及分子筛膜的单气体渗透性能.当合成溶胶的摩尔配比为1.000 SiO₂:0.100 Na₂O:0.100 TMAdaOH:80.000 H₂O:0.005 Al₂O₃,晶化时间和温度分别为48 h和160 ℃时,制备的高硅SSZ-13分子筛膜具有最佳的单气体渗透性能,对CO₂的渗透速率可达到3.0×10^-7 mol· m^-2·s^-1·Pa^-1),CO₂/CH₄的理想选择性为39.     

纳米T型分子筛的合成

在85℃和添加质量分数为10%模板剂的条件下,采用普通加热或微波加热方法合成了平均粒径在80～150 nm范围的T型分子筛.采用XRD、IR、SEM和N2吸附脱附法表征了合成的试样.结果表明,合成的纳米级T型分子筛具有均匀的颗粒粒径分布和大的比表面积,而且极少量的纳米晶种就能有效地促进T型分子筛的结晶.纳米晶体强的晶种效应主要归结于纳米晶体具有可提供给新晶核形成的、大的晶体比表面积和快的自身生长速率.同时,进一步考察了合成条件:晶种、模板剂、合成温度和加热形式对晶粒大小和分布的影响.     

新型木质纤维素气凝胶的制备、表征及疏水吸油性能

 为制备一种新型的木质纤维素气凝胶,采用化学预处理、溶解再生与冷冻干燥相结合的方法,对废弃的麦秸杆进行提纯、溶解、置换和干燥,并采用绿色、无毒、低廉的氢氧化钠/聚乙二醇溶液作为纤维素溶剂。采用扫描电镜（SEM）、BET 比表面积分析、X 射线衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）和热重分析仪（TGA）,对制备的新型木质纤维素气凝胶的微观形貌、比表面积与孔径分布、晶型结构、化学结构及热稳定性进行表征。结果表明,制备的新型木质纤维素气凝胶具有连续、层叠的三维网状结构,比表面积为99.17 m²/g,总孔容为0.45 cm³/g;纤维素气凝胶的晶型由纤维素I 型转变为纤维素Ⅱ 型,结晶度为72.3%,相对于原料提高了23.4%,热稳定性也略微升高;并利用三甲基氯硅烷（TMCS）进行疏水改性,制备出了具有疏水性能的纤维素气凝胶。提供了一种新的制备木质纤维素气凝胶的有效溶剂,且具有高吸附性能、高承重能力、高结晶度的纤维素气凝胶是一种具有较大应用潜力的新型功能材料。     

非水体系沸石分子筛的合成及性质

本文论述了一种新颖的分子筛合成方法——在非水体系中合成沸石分子筛,综述了利用多种仪器对非水体系合成的沸石的性能研究,表明非水介质同样能够提供沸石分子筛晶体成核和生长的良好环境,为定向合成某一催化反应所需的硅铝比沸石提供了可能性。非水体系合成沸石为沸石的固相晶化机理提供了一个有力的佐证。     

多孔碳纤维电极材料的制备及电容去离子性能研究

由于碳纳米纤维比表面积(SSA)较低,在电容去离子(CDI)应用中,其脱盐效率并不理想。该研究采用静电纺丝技术制备了沸石咪唑酯骨架-8(ZIF-8)材料与聚丙烯腈(PAN)复合纳米纤维,并通过碳化工艺处理得到多孔碳纳米纤维电极材料。经过优化组分及碳化工艺后,所得碳纤维电极的SSA和孔体积分别高达398.74 m²/g和0.180 cm³/g。在1.2 V和1.6 V电压下,该电极对500 mg/L的NaCl溶液(50 mL)的盐吸附容量分别达21.16 mg/g和39.04 mg/g。此外,电化学测试结果显示,提高碳纳米纤维电极的孔隙率可以在一定程度上提高双电层电容,从而实现更高的离子吸附量和更稳定的储能性能。     

碱处理NiY分子筛催化剂对乙炔羰基化反应合成丙烯酸甲酯的影响

乙炔羰基化合成丙烯酸甲酯的反应通常采用均相催化剂,针对此类反应均相催化剂与产品难以分离的问题,本文以Y型分子筛为载体,通过不同浓度氢氧化钠溶液处理和液相离子交换法制备一系列用于合成丙烯酸甲酯的改性Ni Y催化剂;运用N2低温吸附-脱附、NH3吸附程序升温脱附、电感耦合等离子体原子发射光谱、X射线荧光分析、X射线衍射和吡啶吸附红外光谱对该催化剂进行表征分析。结果表明:经过碱溶液处理的该催化剂硅铝比稍有降低,其比表面积和孔体积随着碱溶液浓度的升高先增大后减小,催化剂Ni Y-0.1的比表面积和孔体积最大,且催化剂总酸量和L酸量明显减少。羰基化反应活性测试表明:碱溶液浓度为0.1 mol/L时,制得的催化剂Ni Y-0.1活性最高,最优条件下乙炔的转化率为84.5%,丙烯酸甲酯的选择性为82.3%。     

丝光沸石分子筛膜的制备与表征

在不添加有机模板剂的条件下,使用配比为n(Na2O):n(Al2O3):n(SiO2):n(H2O)=0.25:0.067:1:35溶胶在多孔莫来石管上水热合成出丝光沸石分子筛膜.考察了晶化时间、硅源、铝源等条件对晶体层晶化和渗透汽化性能的影响.合成的膜经XRD和SEM表征.优化合成条件下制备的丝光沸石膜具有良好的渗透汽化(pervaporation,PV)性能,在75℃,水/乙醇(质量比为10/90)混合溶液中的渗透通量和分离因子分别为0.72 kg·m-2·h-1和480.xRD和SEM表征显示,在较优化水热条件下,支撑体外表面形成了一层致密的、高结晶度丝光沸石分子筛晶体.     

NaX型分子筛的合成及对Cr~（6＋）离子的吸附研究

采用高温碱熔融处理后的粉煤灰,合成NaX型沸石分子筛,考察了不同的水热晶化温度对产物结果的影响。通过XRD、SEM和粒径分析等方法对产物的物相、形貌和粒度进行表征。结果表明,在晶化温度为90℃时能得到晶形较好的NaX型分子筛。同时考察所得样品对重金属离子Cr6＋的吸附情况,通过单因素实验考察NaX分子筛的用量、时间和pH值等因素对离子的吸附影响。结果表明,在25 mL50 mg/LCr6＋的溶液中,最佳吸附条件为：吸附剂用量为0.14 g,吸附时间为2 h,吸附温度为35℃,吸附溶液pH值为8。     

利用沙县钾长石矿合成13X沸石分子筛的研究

以福建省沙县天然钾长石矿为原料,采用水热合成法制备了13X沸石分子筛,利用X射线粉末衍射(XRD),傅里叶变换红外光谱(FT-IR),差热分析(DTG-TG)以及静态水吸附法等手段对影响分子筛的合成工艺和产物性能等因素展开详细研究.实验结果表明,m(钾长石)∶m(无水碳酸钠)=1.4,800℃焙烧时,钾长石矿的分解最充分;其中钠硅比、水碱比是影响分子筛合成的重要工艺参数;所合成产物的吸附量达到国家化学工业产品标准.     

氨基功能化沸石的制备及其吸附性研究

采用3-氨基丙基三甲氧基硅烷对天然斜发沸石进行改性,利用傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、比表面积及孔隙度分析仪和综合热分析仪等对材料进行表征,采用饱和水蒸气吸附法评价材料的表面疏水性,采用重铬酸根离子、甲基橙和亚甲基蓝染料分别评价材料的吸附性.结果表明,氨基硅烷偶联剂改性显著提高了沸石的疏水性;偶联剂改性量为1.5∶5时,改性沸石的水蒸气吸附量为26.7mg/g,显著低于沸石的66mg/g.由于氨基基团在酸性条件下荷正电,制备的氨基功能化沸石对重铬酸根离子的去除率较沸石显著提高;相同条件下,改性沸石对重铬酸根离子溶液的脱色率达到92.9%,而未改性沸石仅为1.59%.由于偶联剂改性提高了沸石的疏水性,降低了沸石的比表面积和孔径,导致制备的氨基功能化沸石对甲基橙和亚甲基蓝的去除率较沸石有所降低;相同条件下,改性沸石对甲基橙和亚甲基蓝溶液的脱色率分别为70.88%和97.14%,均低于沸石的100%.     

高炉渣基类水滑石对磷酸根离子吸附性能的研究

以内蒙古自治区包头市钢铁厂高炉渣为前驱体，采用共沉淀法合成了高炉渣基类水滑石，通过XRD、SEM、BET、BJH、DTA-TG等检测手段对样品进行表征，研究其对磷酸根离子的吸附性能。结果表明：实验合成了片状晶体结构的类水滑石，属于典型的LangmuirⅣ型介孔结构，比表面积为26.14 m²·g^-1；所合成类水滑石对磷酸根离子具有较强的吸附性能，吸附符合准二级动力学模型，属于多分子层吸附，是自发吸热过程。其中样品HTlc-2加入量为20 mg时，对25 mL的3 000 mg·L^-1磷酸根离子吸附率为90.16%，吸附量可达2 626.91 mg·g^-1。     

高浓度氯化钙水热环境下氢氧化镁颗粒生长行为研究

以石灰乳-卤水法制备的氢氧化镁为原料,对不同水热环境下高浓度氯化钙对氢氧化镁颗粒形貌的影响进行了研究。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪和氮气吸附比表面积分析仪(BET)对产物的比表面积和形貌进行表征。结果表明,较高的温度和高浓度氯化钙的存在有利于晶体的发育生长,其产物的分散性较好,粒径均匀并呈六方片状晶体,比表面积由22.17 m2/g变为14.84 m2/g。对水热条件下氯化钙对晶体生长的作用进行了机理分析,CaCl2的存在使得氢氧化镁基元在晶体表面横向叠加,促进了六方片状氢氧化镁颗粒的生成,并提出氢氧化镁颗粒的最稳定晶型为六方片状。     

球形硅基介孔分子筛的合成和表征

介绍球形MCM-41和球形SBA-15介孔分子筛的合成,通过XRD、N₂吸附-脱附、SEM和TEM 对合成的分子筛进行了表征.结果表明：合成的介孔分子筛具有与经典方法合成的样品相似的特征参数,合成的球形MCM-41和球形SBA-15的比表面积分别为1 107 m²·g^-1和583 m²·g^-1,比孔容分别为0.69 cm³·g^-1和1.27 cm³·g^-1,平均孔径分别为2.5 nm和7.4 nm;合成的MCM-41和SBA-15均具有很好的球形外貌;湿磨基本上不影响MCM-41的球形外貌,而SBA-15的球形外貌却很容易被破坏;合成的球形SBA-15颗粒尺寸大,需经过湿磨才能观测到其内部孔道结构.     

单一模板剂两段变温法合成球状多级孔ZSM-5分子筛

以四丙基氢氧化铵为单一模板剂,分别以硅酸或水玻璃为硅源,采用低温老化、高温晶化两段变温法合成球状多级孔ZSM-5分子筛;利用XRD、FT-IR、SEM、TEM以及氮气吸-脱附等手段对样品进行表征;并分析球状多级孔ZSM-5分子筛的形成机制。结果表明:所得多级孔ZSM-5分子筛产品主要由直径约为2μm的规则球状颗粒所组成,而其颗粒内的晶间介孔和大孔主要来自于棒状纳米晶堆积而成的;与商业ZSM-5分子筛相比,该产品具有较高的相对结晶度,同时具有更大的BET总比表面积、介孔比表面积和介孔孔容,其中以硅酸为硅源合成的多级孔ZSM-5分子筛样品总比表面积、介孔比表面积和介孔孔容增加量分别达到114 m~2/g、152 m~2/g和0.094 cm~3/g;低温老化阶段硅铝酸盐凝胶在四丙基铵根离子的诱导下首先形成大量纳米晶核,晶核接着在高温晶化阶段逐渐生长成纳米微晶,纳米微晶随后继续长大成棒状纳米晶体并自组装团聚成球状多级孔ZSM-5分子筛。     

晶种S-1对制备级孔ZSM-5及在甲醇制汽油反应中的影响

通过加入十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),晶种法制备出ZSM-5聚集体,研究改变合成过程中晶种使用量对ZSM-5分子筛物理化学性质及催化甲醇制汽油反应的影响,发现随着晶种使用量的增加,ZSM-5聚集体的结晶度、比表面积、介孔孔体积等先增大后减小,单个晶体尺寸逐渐减小,聚集体直径增加.在甲醇制汽油反应中,具有较高结晶度、较大比表面积及介孔孔体积的催化剂具有最优稳定性及催化寿命.     

PVC-Li4Mn5O12复合离子筛的锂吸附性能

采用PVC粘合成型技术对实验室合成的Li₄Mn₅O₁₂粉体进行成型,制备出直径约为3.5mm的球形PVC-Li₄Mn₅O₁₂复合材料,并通过SEM、孔径分布、吸附动力学和选择性测试等手段研究成型前后离子筛的形貌和吸附性能。结果表明:PVC-Li₄Mn₅O₁₂复合样品中的离子筛仍为纳米棒;且球形离子筛具有较大的比表面积,在模拟卤水中对Li⁺具有良好的选择性吸附性能。