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不同硅铝比的丝光沸石及其脱铝物的物化特性

不同硅铝比的丝光沸石及其脱铝物的物化特性 谢安惠 游传挺 毕财章 胡延秀 裘乙琦* 石(油化工科学研究院,北京 100083) 提 要 用X射线衍射、X光荧光,差热分析、魔角自旋核磁共振及正己烷吸附测定了三种硅铝 比的丝光沸石与它们的不同深度脱铝物的物化性质。丝光沸石无论脱铝与否,都有较好的热 稳定性,结构发生显著变化的温度均在1000℃嬉以上。丝光沸石在合宜条件下脱铝约50 时, 能基本保持原有结构,但XRD结果表明,特征衍射峰的位置和强度有改变。丝光沸石的骨 架铝脱除后,在该处留下隔离的空位,表现为正己烷的吸附量的增加。正己烷吸附量与脱铝 空位数以及未脱铝丝光沸石的硅铝比有正比关系。 已有的丝光沸石研究工作基本属于两类:一类是用一种组成的沸石经过脱铝制成不 同Si/Al比的工作[1-6];另一类是用不同Si/Al比的原始沸石为对象的工作[7,8]。固然 从第一类工作可以得到脱铝深度和物化性质的相关数据,但由于来自同一的沸石而有局 限性。从第二类工作可以了解规整结构丝光沸石的组成影响,但又缺乏改性沸石变化的 数据,所以仍然有不足之处。 当选用几种Si/Al比不同的丝光沸石作为母本,连同它们的脱铝样品一并进行研究, 便可获得更有普遍意义的结果。对各种沸石性质的调变和它们的有效利用将起积极作用。 为此,本文以2Si/Al比为10.5,11.5,13.2的三种丝光沸石为母本,分别将它们脱铝制 成三个系列的不同Si/Al比的样品,并采用X射线衍射(XRD)、X光荧光(XRF)、差热 分析(DTA)、魔角自旋核磁共振 M(AS-NMR)和正己烷吸附测定了它们的性质,以期 了解丝光沸石母本组成和它们的不同深度脱铝物的性质变化情况。 实验与结果 一()样品制备 2Si/Al比分别为10.5(a),11.5(d),13.2(g)的三种丝光沸石原粉 (Na-M)经过 NH+交换,制成Na2O<1.6 的铵钠型丝光沸石(NH4Na-M),它是脱铝样的母本。母 本沸石经过 (1)水热处理或 (2)水热—酸抽取—水洗—NH+交换,制成三个系列的不 同Si/Al比的铵型脱铝丝光沸石样品,用火焰光度计、XRF、XRD测定它们的组成和 结晶度 。 1989年11月17日收到。 *参加工作者还有载雷,王景升。 结果表明:Si/Al比低的(a)母本沸石残存的Na2O较高,为 1.60 Si/Al比较高的 (d),(g)的Na2O约为1.0 。所有的脱铝沸石只有痕量的Na2O,可略而不计,和标准 丝光沸石比较,母本沸石和脱铝沸石的结晶度约为100 和95 。有关数据列于表1中。 二()热稳定性测定 在DuPontInstrument-990差热分析仪上进行丝光沸石和一个参比样NaY(2Si/ Al=4.6)的热稳定性测定,条件为 10℃/min 0.4mV/cm ,终止温度1200℃妗。丝光 沸石样品的△T~玊T曲线表现出 (1)150—200℃间有一个吸热峰; (2)500℃附近有放热 隆起部分; (3)600℃后的延伸线; (4)1000℃后的拐点,没有如 NaY一样的明显放热 峰。列举一组数据绘于图1中。 表 1 各丝光沸石样品的化学组成和结晶度 Tsolovski[8]对几种Si/Al比的Na-M H-M作过DTA测定,得到类似的结果,终 止温度高达1500℃仍未出现放热峰。 ΔT~T 曲线的吸热峰 (1),无疑是吸附水脱附产生的结果。放热隆起部分 (2)可 能和铵型样品有关。1000℃后的拐点 (4)的物理意义虽不明确,但仍是结构变化的一种 表现,各样品的拐点对应温度表明脱铝沸石略比母本沸石高。 三()MAS-NMR测定 三个丝光沸石母本和有代表性的脱铝样的测定,使用高分辨率的MAS-NMR仪 (BrukerAm-300),以TMS作为化学位移基准。在59.60MHz下得到的29Si谱见图2 的A。从测定结果看到,三个母本样 (a,d,g)的谱图有三个波峰,其对应的化学位移 δppm 各为-98,-105,-112。根据G.R.Hays[11]的标识,它们分别属于Si(2Al), Si(1Al) Si(0Al)三种四面体。水热

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