晶种导向干凝胶法制备成型ZSM-5分子筛

岳明波 ,  杨娜 ,  王一萌

引用本文: 岳明波, 杨娜, 王一萌. 晶种导向干凝胶法制备成型ZSM-5分子筛[J]. 物理化学学报, doi: 10.3866/PKU.WHXB201206141 shu
Citation:  YUE Ming-Bo, YANG Na, WANG Yi-Meng. Synthesis of Shaped ZSM-5 Zeolites by Dry-Gel Conversion with Seed Gel as Directing Agent[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, doi: 10.3866/PKU.WHXB201206141 shu

晶种导向干凝胶法制备成型ZSM-5分子筛

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(20890124, 21003083) (20890124, 21003083)

    山东省博士科研奖励基金(BS2009CL031)资助项目 (BS2009CL031)

摘要:

在干凝胶法制备ZSM-5 分子筛的体系中添加晶种导向剂, 控制分子筛的生长, 制备了纳米沸石组装的无粘结剂成型多级孔ZSM-5 分子筛, 一步完成纳米分子筛的制备及组装成型, 即克服了传统纳米粒子难以过滤分离的问题, 同时组装所形成的多级孔有助于改善分子在催化剂内的扩散, 从而提高催化反应效率. 以硅胶、薄水铝石为原料, 四丙基氢氧化铵(TPAOH)和ZSM-5 晶种导向胶作为粘结剂, 通过混捏、挤条得到直径2 mm的条状前驱物, 随后通过干凝胶转换法制备成型分子筛. 所用晶种导向剂组成为0.35TPAOH:1SiO2:20H2O:4C2H5OH. 通过X射线衍射(XRD), 热重(TG)分析和傅里叶变换红外(FTIR)光谱等方法对分子筛晶化过程进行了表征, 结果表明晶种导向剂加入量对分子筛生长速度及多级孔结构均有影响. 当所加晶种导向剂中TPAOH与SiO2的摩尔比为0.025时, 经过3 h晶化, 分子筛相对结晶度达到100%. 扫描电镜(SEM)结果表明, 合成的分子筛尺寸约为200 nm, 组装形成的多级孔分子筛的介孔体积为0.28 cm3·g-1. 通过NH3 程序升温脱附(NH3-TPD)考察了所得成型分子筛的酸性, 发现该分子筛酸性与市售的粉末H-ZSM-5分子筛类似.

English

    1. [1]

      (1) Holma, M. S.; Taarninga, E.; Egeblada, K.; Christensen, C. H.Catal. Today 2011, 168, 3. doi: 10.1016/j.cattod.2011.01.007

      (1) Holma, M. S.; Taarninga, E.; Egeblada, K.; Christensen, C. H.Catal. Today 2011, 168, 3. doi: 10.1016/j.cattod.2011.01.007

    2. [2]

      (2) Jones, C.W.; Tsuji, K.; Davis, M. E. Nature 1998, 393, 52. doi: 10.1038/29959(2) Jones, C.W.; Tsuji, K.; Davis, M. E. Nature 1998, 393, 52. doi: 10.1038/29959

    3. [3]

      (3) Zhai, S. R.;Wei, L.; Yang, D. J.;Wu, D.; Sun, Y. H. Prog. Chem.2006, 18, 1330. [翟尚儒, 魏莉, 杨东江, 吴东, 孙予罕.化学进展, 2006, 18, 1330.](3) Zhai, S. R.;Wei, L.; Yang, D. J.;Wu, D.; Sun, Y. H. Prog. Chem.2006, 18, 1330. [翟尚儒, 魏莉, 杨东江, 吴东, 孙予罕.化学进展, 2006, 18, 1330.]

    4. [4]

      (4) Tao, Y.; Kanoh, H.; Abrams, L.; Kaneko, K. Chem. Rev. 2006,106, 896. doi: 10.1021/cr040204o(4) Tao, Y.; Kanoh, H.; Abrams, L.; Kaneko, K. Chem. Rev. 2006,106, 896. doi: 10.1021/cr040204o

    5. [5]

      (5) Perez-Ramirez, J.; Christensen, C. H.; Egeblad, K.; Groen, J. C.Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 2530. doi: 10.1039/b809030k(5) Perez-Ramirez, J.; Christensen, C. H.; Egeblad, K.; Groen, J. C.Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 2530. doi: 10.1039/b809030k

    6. [6]

      (6) Egeblad, K.; Christensen, C. H.; Kustova, M. Chem. Mater.2008, 20, 946. doi: 10.1021/cm702224p(6) Egeblad, K.; Christensen, C. H.; Kustova, M. Chem. Mater.2008, 20, 946. doi: 10.1021/cm702224p

    7. [7]

      (7) Ma, Y. H.; Zhao, H. L.; Tang, S. J.; Hu, J.; Liu, H. L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 689. [马燕辉, 赵会玲, 唐圣杰,胡军, 刘洪来. 物理化学学报, 2011, 27, 689.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110335(7) Ma, Y. H.; Zhao, H. L.; Tang, S. J.; Hu, J.; Liu, H. L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 689. [马燕辉, 赵会玲, 唐圣杰,胡军, 刘洪来. 物理化学学报, 2011, 27, 689.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110335

    8. [8]

      (8) Choi, M.; Cho, H. S.; Srivastava, R.; Venkatesan, C.; Choi, D.H.; Ryoo, R. Nat. Mater. 2006, 5, 718. doi: 10.1038/nmat1705(8) Choi, M.; Cho, H. S.; Srivastava, R.; Venkatesan, C.; Choi, D.H.; Ryoo, R. Nat. Mater. 2006, 5, 718. doi: 10.1038/nmat1705

    9. [9]

      (9) Zhang, Z. T.; Han, Y.; Zhu, L.;Wang, R.W.; Yu, Y.; Qiu, S. L.;Zhao, D. Y.; Xiao, F. S. Angew. Chem. Int. Edit. 2001, 40, 1258.doi: 10.1002/1521-3773(20010401)40:7<1258::AIDANIE1258>3.0.CO;2-C(9) Zhang, Z. T.; Han, Y.; Zhu, L.;Wang, R.W.; Yu, Y.; Qiu, S. L.;Zhao, D. Y.; Xiao, F. S. Angew. Chem. Int. Edit. 2001, 40, 1258.doi: 10.1002/1521-3773(20010401)40:7<1258::AIDANIE1258>3.0.CO;2-C

    10. [10]

      (10) Hu, G.; Ma, D.; Liu, L.; Cheng, M. J.; Bao, X. H. Angew. Chem. Int. Edit. 2004, 43, 3452. doi: 10.1002/anie.200453777(10) Hu, G.; Ma, D.; Liu, L.; Cheng, M. J.; Bao, X. H. Angew. Chem. Int. Edit. 2004, 43, 3452. doi: 10.1002/anie.200453777

    11. [11]

      (11) Li,W. C.; Lu, A. H.; Palkovits, R.; Schmidt,W.; Spliethoff, B.;Schuth, F. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12595. doi: 10.1021/ja052693v(11) Li,W. C.; Lu, A. H.; Palkovits, R.; Schmidt,W.; Spliethoff, B.;Schuth, F. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12595. doi: 10.1021/ja052693v

    12. [12]

      (12) Yoo,W. C.; Kumar, S.; Penn, R. L.; Tsapatsis, M.; Stein, A.J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 12377. doi: 10.1021/ja904466v(12) Yoo,W. C.; Kumar, S.; Penn, R. L.; Tsapatsis, M.; Stein, A.J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 12377. doi: 10.1021/ja904466v

    13. [13]

      (13) Tong, Y.; Zhao, T.; Li, F.;Wang, Y. Chem. Mater. 2006, 18,4218. doi: 10.1021/cm060035j(13) Tong, Y.; Zhao, T.; Li, F.;Wang, Y. Chem. Mater. 2006, 18,4218. doi: 10.1021/cm060035j

    14. [14]

      (14) Zhao, T.; Xu, X.; Tong, Y.; Lei, Q.; Li, F.; Zhang, L. Catal. Lett.2010, 136, 266. doi: 10.1007/s10562-009-0131-8(14) Zhao, T.; Xu, X.; Tong, Y.; Lei, Q.; Li, F.; Zhang, L. Catal. Lett.2010, 136, 266. doi: 10.1007/s10562-009-0131-8

    15. [15]

      (15) Dong, A. G.;Wang, Y. J.; Tang, Y.; Zhang, Y. H.; Ren, N.; Gao,Z. Adv. Mater. 2002, 14, 1506. doi: 10.1002/1521-4095(20021016)14:20<1506::AID-ADMA1506>3.0.CO;2-Z(15) Dong, A. G.;Wang, Y. J.; Tang, Y.; Zhang, Y. H.; Ren, N.; Gao,Z. Adv. Mater. 2002, 14, 1506. doi: 10.1002/1521-4095(20021016)14:20<1506::AID-ADMA1506>3.0.CO;2-Z

    16. [16]

      (16) Lee, Y. J.; Kim, Y.W.; Jun, K.W.; Viswanadham, N.; Bae, J.W.;Park, H. S. Catal. Lett. 2009, 129, 408. doi: 10.1007/s10562-008-9811-z(16) Lee, Y. J.; Kim, Y.W.; Jun, K.W.; Viswanadham, N.; Bae, J.W.;Park, H. S. Catal. Lett. 2009, 129, 408. doi: 10.1007/s10562-008-9811-z

    17. [17]

      (17) Saini, V. K.; Pinto, M. L.; Pires, J. Colloids Surf. A 2011, 373,158. doi: 10.1016/j.colsurfa.2010.10.047(17) Saini, V. K.; Pinto, M. L.; Pires, J. Colloids Surf. A 2011, 373,158. doi: 10.1016/j.colsurfa.2010.10.047

    18. [18]

      (18) Huang, Y.; Dong, D.; Yao, J.; He, L.; Ho, J.; Kong, C.; Hill, A.J.;Wang, H. Chem. Mater. 2010, 22, 5271. doi: 10.1021/cm101408n(18) Huang, Y.; Dong, D.; Yao, J.; He, L.; Ho, J.; Kong, C.; Hill, A.J.;Wang, H. Chem. Mater. 2010, 22, 5271. doi: 10.1021/cm101408n

    19. [19]

      (19) Wang, D. J.; Liu, Z. N.; Xie, Z. K. J. Inorg. Mater. 2008, 23 (3),592. [王德举, 刘仲能, 谢在库. 无机材料学报, 2008, 23 (3),592.] doi: 10.3724/SP.J.1077.2008.00592(19) Wang, D. J.; Liu, Z. N.; Xie, Z. K. J. Inorg. Mater. 2008, 23 (3),592. [王德举, 刘仲能, 谢在库. 无机材料学报, 2008, 23 (3),592.] doi: 10.3724/SP.J.1077.2008.00592

    20. [20]

      (20) Tokudome, Y.; Nakanishi, K.; Kosaka, S.; Kariya, A.; Kaji, H.;Hanada, T. Microporous Mesoporous Mat. 2010, 132, 538. doi: 10.1016/j.micromeso.2010.04.005(20) Tokudome, Y.; Nakanishi, K.; Kosaka, S.; Kariya, A.; Kaji, H.;Hanada, T. Microporous Mesoporous Mat. 2010, 132, 538. doi: 10.1016/j.micromeso.2010.04.005

    21. [21]

      (21) Möller, K.; Yilmaz, B.; Jacubinas, R. M.; Müller, U.; Bein, T.J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 5284. doi: 10.1021/ja108698s(21) Möller, K.; Yilmaz, B.; Jacubinas, R. M.; Müller, U.; Bein, T.J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 5284. doi: 10.1021/ja108698s

    22. [22]

      (22) Shi, J.; Ren, N.; Zhang, Y. H.; Tang, Y. Microporous Mesoporous Mat. 2010, 132, 181. doi: 10.1016/j.micromeso.2010.02.018(22) Shi, J.; Ren, N.; Zhang, Y. H.; Tang, Y. Microporous Mesoporous Mat. 2010, 132, 181. doi: 10.1016/j.micromeso.2010.02.018

    23. [23]

      (23) Wang, D. J.; Liu, Z. N.;Wang, H.; Xie, Z. K.; Tang, Y.Microporous Mesoporous Mat. 2010, 132, 428. doi: 10.1016/j.micromeso.2010.03.023(23) Wang, D. J.; Liu, Z. N.;Wang, H.; Xie, Z. K.; Tang, Y.Microporous Mesoporous Mat. 2010, 132, 428. doi: 10.1016/j.micromeso.2010.03.023

    24. [24]

      (24) Lei, Q.; Zhao, T.; Li, F.;Wang, Y. F.; Hou, L. J. Porous Mater.2008, 15, 643. doi: 10.1007/s10934-007-9144-0(24) Lei, Q.; Zhao, T.; Li, F.;Wang, Y. F.; Hou, L. J. Porous Mater.2008, 15, 643. doi: 10.1007/s10934-007-9144-0

    25. [25]

      (25) Xu, X.; Zhao, T.; Qi, J.; Guo, Y.; Miao, C.; Li, F.; Liang, M.Mater. Lett. 2010, 64, 1660. doi: 10.1016/j.matlet.2010.04.057(25) Xu, X.; Zhao, T.; Qi, J.; Guo, Y.; Miao, C.; Li, F.; Liang, M.Mater. Lett. 2010, 64, 1660. doi: 10.1016/j.matlet.2010.04.057

    26. [26]

      (26) Schmidt, I.; Madsen, C.; Jacobsen, C. J. H. Inorg. Chem. 2000,39, 2279. doi: 10.1021/ic991280q(26) Schmidt, I.; Madsen, C.; Jacobsen, C. J. H. Inorg. Chem. 2000,39, 2279. doi: 10.1021/ic991280q

    27. [27]

      (27) Ren, N.; Yang, Z. J.; Liu, X. C.; Shi, J.; Zhang, Y. H.; Tang, Y.Microporous Mesoporous Mat. 2010, 131, 103. doi: 10.1016/j.micromeso.2009.12.009(27) Ren, N.; Yang, Z. J.; Liu, X. C.; Shi, J.; Zhang, Y. H.; Tang, Y.Microporous Mesoporous Mat. 2010, 131, 103. doi: 10.1016/j.micromeso.2009.12.009

    28. [28]

      (28) Jacobs, P. A.; Beyer, H. K.; Valyon, J. Zeolites 1981, 1, 161. doi: 10.1016/S0144-2449(81)80006-1(28) Jacobs, P. A.; Beyer, H. K.; Valyon, J. Zeolites 1981, 1, 161. doi: 10.1016/S0144-2449(81)80006-1

    29. [29]

      (29) Jansen, J. C.; Vander-Gaag, F. J.; Van-Bekkum, H. Zeolites1984, 4, 369. doi: 10.1016/0144-2449(84)90013-7(29) Jansen, J. C.; Vander-Gaag, F. J.; Van-Bekkum, H. Zeolites1984, 4, 369. doi: 10.1016/0144-2449(84)90013-7

    30. [30]

      (30) Kruk, M.; Jaroniec, M. Chem. Mater. 2001, 13, 3169. doi: 10.1021/cm0101069

      (30) Kruk, M.; Jaroniec, M. Chem. Mater. 2001, 13, 3169. doi: 10.1021/cm0101069

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1120
  • 文章访问数:  3336
  • HTML全文浏览量:  146
文章相关
  • 发布日期:  2012-08-02
  • 收稿日期:  2012-03-30
  • 网络出版日期:  2012-06-14
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章