模板法制备MC-41分子筛及应用.ppt

模板法制备MCM-41分子筛及应用 硕研09级17班 王琨 2009011728 1.1分子筛简介 狭义上讲，分子筛是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成.分子尺寸大小（通常为0.3~2.0 nm）的孔道和空腔体系，从而具有筛分分子的特性。 中空玻璃分子筛 1.2分子筛分类 按照孔径分类 微孔 小于2nm 介孔 2-50nm 大孔分子筛 大于50nm 按骨架分类 硅铝类分子筛 骨架杂原子分子筛 1.3介孔分子筛 特点 以表面活性剂分子聚集体为模板，通过表面活性剂分子聚集体和无机物种的界面组装过程，实现对介观图式结构的剪裁 介孔分子筛的结构和性能介于无定形无机多孔材料(如无定形硅铝酸盐)和具有晶体结构的无机多孔材料(如沸石分子筛)之间。 它具有规整的孔道结构和无定形SiO2组成的孔壁，其规整性表现在XRD谱图上具有典型的晶体结构衍射峰; 1.4分子筛的型号 气体行业常用的分子筛型号; A型:钾A(3A),钠A(4A),A(5A), X型:钙X(10X),钠X(13X) Y型:,钠Y,钙Y 分子筛的型号是按照孔型大小分类的，例如3A即为孔径不大于3A 1.5 注意事项 分子筛吸湿能力极强,用于气体的纯化处理,保存时应避免直接暴露在空气中。 存放时间较长并已经吸湿的分子筛使用前应进行再生。 分子筛忌油和液态水。使用时应尽量避免与油及液态水接触。 可以用两只吸附干燥器并联，一只工作，同时另一只可以进行再生处理。相互交替工作和再生，以保证设备连续运行。 干燥器在8-12℃下工作，在加温至350℃下冲气再生。不同规格的分子筛再生温度略有不同。 1.6介孔分子筛研究热点 形貌控制和手性分子筛的合成 提高介孔分子筛的酸性和水热稳定性 介孔分子筛改性及其催化 以介孔分子筛为模板进行“纳米浇铸” 表面浸涂法制备介孔薄膜 2.1模板法制备介孔分子筛 模板法可以分为狭义模板法和广义模板法。 狭义模板法是将具有特定空间结构和基团的物质，即模板，引入到基材中，随后将模板除去来制备具有‘模板识别部位’的基材的一种手段。 广义模板法是通过模板与基质物种的相互作用，构筑具有‘模板信息’基材的制备手段。 介孔分子筛的制备常用表面活性剂作模板。 利用表面活性剂分子的立体几何效应、自组装效应，通过表面活性剂分子极性端基与无机物种之间的相互作用，使无机物种在模板上堆砌、缩合，用来制备具有不同介观结构的分子筛。 2.2制备介孔分子筛常用的表面活性剂 阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂。 表面活性剂(S)和溶液中无机物种(I)之间靠静电作用、氢键、共价键和范德华力，在SI界面相互作用，可以分别在不同酸碱度的物系中，合成出硅基介孔或金属氧化物介孔材料。 表2.1 常用表面活性剂 2.3 MCM-41介孔分子筛的制备 以CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）和Na2Si03·9H2O合成MCM一41,记做S-1 以CTAB和TEOS(正硅酸乙酯)合成MCM一41,记做S-2 以CTAB和OP共表面活性剂合成MCM一41,记做S-3 以CTAB和Na2Si03·9H2O合成MCM一41 (1)将0.05molCTAB溶解在50ml去离子水中，室温搅拌0.5h，得溶液A。 (2)将0.125molNa2Si03·9H2O溶解在200ml去离子水中，室温搅拌0.5h，得溶液B。 (3)搅拌下，将B滴加到A中，得溶液C (4)搅拌下，用H2SO4溶液调溶液C的PH值至10一11，得溶液D。 (5)搅拌下，将溶液D升温回流，并不断调PH值，使之维持在10一11，保温 (6)产物经抽滤、醇洗、水洗、干燥(50-60°C，12h)、焙烧(550°C，6h)，得无色MCM-4l分子筛。 2.4结果与讨论 S-1的XRD谱图中有四个衍射峰，说明其有序性很好 S-2的XRD谱图中，只有(100)衍射峰，其余衍射峰不明显，说明其有序性较差。 加入共表面活性剂，用TEOS作硅源，得到的S-3样品其有序性较好。 如果MCM分子筛的孔壁按1nm计，则这三种样品的孔径均在3一4nm。 S-1TEM形貌图 S-2TEM形貌图 S-3TEM形貌图 氮气吸附-脱附等温线 现为Ⅳ类型吸附等温线，说明样品S一1和S一2都是有序的介孔MCM一41分子筛 吸附等温线中的突跃说明孔的分布较窄、孔径均一 S一1和S一2等温线的对比结果和它们XRD谱图的对比结果是一致的，即样品S一l内部孔道的有序性比样品S一2的要好一些。 3.结论 表面活性剂的种类、浓度，有机溶剂的极性、用量，以及操作方式等，影响着介孔分子筛的结构和形貌。 采用共表面活性剂可以有效降低主表面活性剂的用量，降低生产成