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低模硅比合成Beta沸石及晶种传递考察

作　者: 佟佳
导　师: 郭洪臣
学　校: 大连理工大学
专　业: 工业催化
关键词: Beta沸石水热合成四乙基氢氧化铵模硅比晶种
分类号: O643.36
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

Beta沸石是一种三维立体结构的高硅沸石,具有特殊的催化反应性能。Beta沸石作为催化剂,在石油化工领域中应用广泛。但合成Beta沸石时需要使用大量昂贵的有机模板剂,成本的增加限制了它的部分应用。本文在以四乙基氢氧化铵为模板剂的合成体系中,通过水热合成法合成Beta沸石,主要考察了在无晶种和有晶种的情况下,不同模板剂用量对Beta沸石合成的影响；并在较低的模硅比下,考察了Beta沸石晶种的传递作用。并采用XRD、XRF、SEM、N2物理吸附等方法对合成样品进行表征,得到了以下结果：1.在无晶种条件下合成Beta沸石,随着模板剂用量的减少,晶化时间延长；模硅比为0.2和0.3时能够得到高结晶度的纯相Beta沸石,而模硅比降至0.15时不利于Beta沸石的合成。低模硅比条件下加入氢氧化钠补充体系内碱度时,Beta沸石的合成速率减慢,且易出现MOR沸石等杂晶。模硅比为0.3时可在2L搅拌釜稳定放大合成Beta沸石,产品均具有较高的结晶度,与100mL静止釜合成的Beta沸石产品相比,其晶粒明显减小。且随着晶化时间的延长,产物硅铝比逐渐增大。但模硅比降至0.2时2L搅拌釜放大合成的产品出现MOR、ZSM-5沸石杂晶。2.晶种向合成体系中加入晶种可明显加快Beta沸石的合成速率,减少合成时所需的模板剂用量。模硅比降至0.2时,产物能够得到纯相的Beta沸石,相对结晶度为80%以上；随着模硅比的继续降低,产品的相对结晶度降低,并且片状沸石杂晶越发明显。晶种体系下,模硅比为0.2时可在2L搅拌釜中合成纯相且结晶度较高的Beta沸石。体系中加入KOH补充碱度可以提高Beta沸石的合成速率,但产品的粒度较大。3.在模硅比为0.2的条件下,考察Beta沸石合成中晶种传递的稳定性。分别使用焙烧前后的Beta沸石作为晶种进行晶种传递合成时,随着传递的进行,各代晶化完全的产品均可保持较高的结晶度,但所需的晶化时间逐代增加,产品的晶粒度明显增大,晶种的导向作用发生了退化。将模硅比提高到0.3时可以稳定传递合成Beta沸石。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
引言  9-10
1 文献综述  10-24
  1.1 Beta沸石概述  10-14
    1.1.1 Beta沸石的结构  10-12
    1.1.2 Beta沸石的应用  12
    1.1.3 Beta沸石的合成机理  12-14
  1.2 Beta沸石的合成原料及方法  14-18
    1.2.1 Beta沸石的合成原料  14-15
    1.2.2 beta沸石的合成方法  15-17
    1.2.3 Beta沸石合成常用的表征方法  17-18
  1.3 Beta沸石合成的影响因素  18-21
    1.3.1 原料的选择  18-19
    1.3.2 晶化条件的影响  19
    1.3.3 凝胶配比的影响  19-21
  1.4 Beta沸石的热点方向  21-23
    1.4.1 纳米Beta沸石的合成  21-22
    1.4.2 无模板合成Beta沸石  22
    1.4.3 杂原子Beta沸石的合成  22
    1.4.4 多形体Beta沸石的合成  22-23
    1.4.5 复合型Beta沸石的合成  23
  1.5 本论文的选题依据及研究重点  23-24
    1.5.1 选题依据  23
    1.5.2 研究重点  23-24
2 实验方法  24-26
  2.1 实验原料与设备  24-25
    2.1.1 实验原料  24
    2.1.2 实验仪器与设备  24-25
  2.2 beta沸石的制备  25
  2.3 催化剂的表征  25-26
    2.3.1 X-射线多晶粉末衍射(XRD)  25
    2.3.2 SEM扫描电镜  25
    2.3.3 X-射线荧光光谱(XRF)  25-26
3. 无晶种体系下的Beta沸石合成  26-36
  3.1 实验方法  26
  3.2 晶化温度的考察  26-28
  3.3 模板剂用量的考察  28-29
  3.4 碱度的考察  29-31
  3.5 无晶种体系下Beta沸石的放大合成  31-34
    3.5.1 TEAOH/SiO_2=0.2体系放大合成  31-32
    3.5.2 TEAOH/SiO_2=0.3体系放大合成  32-33
    3.5.3 晶化时间对产物硅铝比的影响  33
    3.5.4 晶化时间对产品晶粒形貌的影响  33-34
  3.6 本章小结  34-36
4. 低模硅比晶种体系下的Beta沸石合成  36-51
  4.1 实验方法  36
  4.2 晶种用量的考察  36-38
  4.3 模硅比的考察  38-41
    4.3.1 对晶化曲线的影响  38-39
    4.3.2 对产品晶粒形貌的影响  39-41
  4.4 不同碱源的考察  41-44
    4.4.1 对晶化曲线的影响  41-43
    4.4.2 对产品晶粒形貌的影响  43-44
  4.5 水量的考察  44-48
    4.5.1 TEAOH/SiO_2=0.2体系  44-46
    4.5.2 TEAOH/SiO_2=0.2,KOH/SiO_2=0.1体系  46-47
    4.5.3 TEAOH/SiO_2=0.15体系  47-48
  4.6 2L搅拌釜放大合成  48-49
  4.7 本章小结  49-51
5. 晶种传递法合成Beta沸石  51-64
  5.1 实验方法  51
  5.2 模硅比0.2的晶种传递  51-57
    5.2.1 各代晶种均采用原粉  51-52
    5.2.2 第一代晶种为原粉,其余各代晶种均焙烧  52-53
    5.2.3 各代晶种均焙烧  53-56
    5.2.4 晶化初期的考察  56-57
  5.3 含KOH体系下晶种的传递  57-58
  5.4 模硅比0.3体系下的晶种传递  58-63
    5.4.1 模硅比0.3晶种加入量的考察  59-60
    5.4.2 模硅比0.3晶种传递  60-63
  5.5 本章小结  63-64
结论  64-65
参考文献  65-70
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  70-71
致谢  71-72

低模硅比合成Beta沸石及晶种传递考察

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