丝光沸石骨架中Fe的XAFS表征

通过水热法合成了骨架含铁的杂原子丝光沸石,采用XRD,FT-IR及TPR等表征技术确认铁进入了分子筛骨架。利用XAFS地分子筛中铁的精细结构和配位环境进行了表征和计算,近边吸收的Fe-K边前跃迁证实铁在分子筛骨架中位于四面体配位环境中,与邻近原子存在共价键作用;铁-氧配位键长为0.188～0.189nm.     

杂原子(B、Ti、Fe)进入Y型分子筛骨架的表征

应用X射线粉末衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、固体核磁共振(NMR)、紫外可见漫反射(UV-Vis-DRS)和热重(TG)等多种表征方法对合成的杂原子Y分子筛(BY、TiY、FeY)的结构进行了表征. 根据引入杂原子后分子筛的晶胞常数、骨架伸缩振动吸收峰、杂原子的特征电子跃迁峰、还原的热重曲线以及杂原子所处的微观配位环境等多种性质的变化, 得出结论：杂原子B、Ti、Fe均已进入Y分子筛骨架.     

Cr-ZSM-48和V-ZSM-48型分子筛的合成与结构

合成了新的Cr-ZSM-48型和V-ZSM-48型杂原子分子筛,并进行了结构表征,结果表明,Cr-ZSM-48、V-ZSM-48与全硅ZSM-48结构相同,Cr和V分别以+3和+4价态存在;杂原子以畸变四面体配位方式进入分子筛骨架。     

骨架富含Si(4Al)结构的SAPO-34分子筛的合成及其对甲醇制烯烃反应的催化性能

通过在初始凝胶中加入HF合成了骨架富含Si(4Al)配位结构的SAPO-34分子筛. 使用X射线衍射、扫描电镜、X射线荧光和核磁共振等表征手段研究了初始凝胶中HF的加入对合成SAPO-34分子筛的晶体结构、晶体形貌、元素组成以及骨架硅配位环境的影响. 结果表明,在初始凝胶中加入F离子后,合成的SAPO-34分子筛的晶体结构更加规整;随着初始凝胶中F离子含量的提高,合成的SAPO-34分子筛晶体骨架中Si(4Al)配位结构的数量增多, Si(nAl)(n=3～0)配位结构的数量减少. 将合成的SAPO-34分子筛催化剂用于甲醇制烯烃反应,结果显示, SAPO-34分子筛骨架中富含Si(4Al)配位结构可以有效提高反应产物中乙烯的选择性,同时能够延长催化剂的寿命.     

骨架富含Si（4AI）结构的SAPO-34分子筛的合成及其对甲醇制烯烃反应的催化性能

通过在初始凝胶中加入HF合成了骨架富含Si（4AI）配位结构的SAPO-34分子筛。使用X射线衍射、扫描电镜、X射线荧光和核磁共振等表征手段研究了初始凝胶中HF的加入对合成SAPO-34分子筛的晶体结构、晶体形貌、元素组成以及骨架硅配位环境的影响结果表明,在初始凝胶中加入F离子后,合成的SAPO-34分子筛的晶体结构更加规整;随着初始凝胶中F离子含量的提高,合成的SAPO-34分子筛晶体骨架中Si（4AI）配位结构的数量增多,Si（n／AI）（n=3～0）配位结构的数量减少。将合成的SAPO-34分子筛催化剂用于甲醇制烯烃反应,结果显示,SAPO-34分子筛骨架中富含Si（4AI）配位结构可以有效提高反应产物中乙烯的选择性,同时能够延长催化剂的寿命。     

以伯胺为模板剂合成含铁介孔分子筛FeHMS

以非离子型表面活性剂伯胺为模板剂合成了含铁介孔分子筛FeHMS,并对其结构和形态进行了表征。发现FeHMS的颗粒比SiHMS小,粒子表面更为光滑。除了2.5nm的介孔外,FeHMS还原10nm左右的孔。FeHMS介孔分子筛在脱除模板剂之前,铁主要处于四面体配位状态的骨架位,经焙烧脱除模板剂之后,部分铁由骨架位迁移到孔壁表面。用酸化的乙醇溶液抽提脱除模板剂,能更有效地让铁保留在四面体配位状态的骨架位上。高温脱除模板剂后,孔壁表面的铁物种处于一种高分散的状态。此外还研究了HMS类介孔分子筛材料的水热稳定性,发现铁的引入可改善介孔分子筛材料的水热稳定性。     

含铁骨架Fe-Al-EU-1分子筛的设计合成和晶化

以溴化六甲双铵(HMBr2)为模板剂,在HMBr2-Na2O-Al2O3-SiO2-Fe2O3-H2O体系中,采用水热法合成了高结晶度Fe-Al-EU-1分子筛,通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重-微分热重(TG-DTG)分析、N2吸附-脱附、固体核磁共振(NMR)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱和X射线吸收谱的精细结构(XAFS)等测试手段对合成样品的物理化学性质、铁在分子筛骨架的成键状态进行表征.结果表明:随着原始溶胶中铁的质量分数增加,Fe-Al-EU-1分子筛的晶胞体积增大;铁掺杂使Al-EU-1分子筛的表面积(BET)从272m2·g-1增加到365m2·g-1;模板剂脱除和分解温度降低;铁离子加入溶胶,导致zeta电位降低,胶体粒子容易聚集,分子筛外形增大.UV-Vis结果显示:由于220-250nm处的分子筛骨架中氧原子的成键2p电子向骨架四配位铁原子的空d轨道产生p-d跃迁,导致其特征峰的吸收峰强度急剧增加,在373nm左右骨架位的四配位铁原子与相邻的硅氧基团配位键合,产生能级分裂的d-d电荷跃迁峰且峰强度增加.XAFS结果表明:随着晶化过程的进行,边前1s→3d吸收峰和1s→4p主吸收峰发生了明显变化,原始溶胶样品在形成四配位铁物种结构单元后,逐步转化形成四面体配位的铁-硅-氧骨架铁物种,铁-硅-氧离子键结构单元也随之转变为四面体配位共价键结构的骨架铁物种.     

以伯胺为模板剂合成含铁介孔分子筛FeHMS

以非离子型表面活性剂伯胺为模板剂合成了含铁介孔分子筛FeHMS,并对其结构和形态进行了表征。发现FeHMS的颗粒比SiHMS小,粒子表面更为光滑。除了2.5nm的介孔外,FeHMS还原10nm左右的孔。FeHMS介孔分子筛在脱除模板剂之前,铁主要处于四面体配位状态的骨架位,经焙烧脱除模板剂之后,部分铁由骨架位迁移到孔壁表面。用酸化的乙醇溶液抽提脱除模板剂,能更有效地让铁保留在四面体配位状态的骨架位上。高温脱除模板剂后,孔壁表面的铁物种处于一种高分散的状态。此外还研究了HMS类介孔分子筛材料的水热稳定性,发现铁的引入可改善介孔分子筛材料的水热稳定性。     

杂原子进入分子筛骨架结构的波谱学判据

概括了杂原子取代的分子筛内骨架杂原子的波谱学鉴定方法。根据杂原子进入骨架后所引起的晶体结构、表面酸性、电子跃迁规律、配位环境等微观性质的变化,重点讨论了XRD、FT-IR、DR UV-Vis、Raman、MAS-NMR、XAFS、ESR和XPS等波谱学方法在鉴别骨架杂原子时的应用原理和方法。     

电子束敏感材料的原子尺度结构研究

分子筛和金属有机骨架(MOF)材料以其独特的孔道和骨架结构在催化、 储能、 干燥及净化和吸附分离等领域有着广泛应用, 对其结构的原子尺度表征对于深入理解其构效关系具有重要意义. 但其大孔道结构和有机骨架使得它们对电子束辐照极为敏感, 在常规透射电镜成像模式下结构会很快被破坏变为非晶, 从而无法获得孔道和骨架的原子排列信息. 最近发展起来的基于积分差分相位衬度扫描透射电子显微(iDPC-STEM)技术在电子敏感材料和轻元素组分成像方面展现出明显优势, 使得对多孔骨架材料及烃池物种的表征成为了可能. 本文综述了本课题组近期利用该技术对分子筛和MOF材料原子尺度结构方面的研究. 将iDPC-STEM技术应用到ZSM-5分子筛催化剂中, 实现了对该分子筛的原子级骨架结构的成像分析. 在MOF体系中, 利用该技术观察到MIL-101骨架内部有机连接体与金属节点的配位方式, 在此基础上解析了MIL-101结构中有机配体的连接和金属节点的苯环结构, 并观察了MOF的原子级表面、 界面和缺陷等局域结构特征. 最后对iDPC-STEM技术在原子尺度成像方面的应用潜力进行了总结与展望.     

含铁微孔EU-1/ZSM-5复合分子筛的合成和表征

采用预置晶种法合成了含铁的微孔EU-1/ZSM-5复合分子筛,并采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重-微分热重(TG-DTG)、N₂吸附-脱附、紫外-可见吸收光谱(UV-vis DRS)、X射线吸收精细结构(XAFS)等手段进行了表征。结果表明,复合分子筛具有EU-1和ZSM-5的特征衍射峰,是两种晶相相互作用的分子分散晶相材料,微孔孔径较Fe-EU-1分子筛有所增大。随原始溶胶中铁的质量分数增加,复合分子筛具有的23.09°和23.94°处的特征衍射峰逐渐向低角度方向偏移;紫外-可见漫反射谱图中在220~245 nm出现了宽的吸收谱带;XAFS表征表明,1s→3d电子跃迁的弱吸收峰逐渐增强,同时在吸收边顶部出现的1s→4p吸收峰逐渐由宽变窄。合成工艺的最佳条件为,原始溶胶中铁的质量分数为0.075%~0.15%,晶种添加比例为15.0%~21.0%,晶种SiO₂/Al₂O₃物质的量比为50~60。     

无胺法合成高硅丝光沸石的表征

采用XRD、SEM、FT-IR、MAS NMR等表征手段, 对以氟离子为结构导向剂无胺法合成的高硅丝光沸石进行了表征. 结果表明: 高硅丝光沸石结构属立方晶系, 晶胞参数小于传统低硅丝光沸石, 但b、c值要比相近硅铝比非氟体系合成的丝光沸石样品的大; 样品形貌及粒径与其硅铝比有关, 表明晶化条件对产物形貌及粒径均有影响; 随硅铝比的增大, FT-IR光谱中450、544、1053 cm-1谱带向高频移动, 720 cm-1谱带强度减弱, 表明骨架中铝减少而硅增多; 采用含氟无胺体系合成高硅丝光沸石时基本上不会产生非骨架铝.     

气固相取代法制备Ti-β沸石Ⅰ.母体脱铝处理的影响

钛硅分子筛TS-1在有稀双氧水(30%)参与的多种有机化合物选择氧化反应中具有优异的催化性能,因而被认为是分子筛研究领域的一个里程碑[1].但由于其拓扑结构所限,TS-1孔道尺寸只有O.55 nm左右,动力学直径大于0.6 nm的有机物分子难以扩散进入其孔道内部.相继,人们报道了水热合成的Ti-β(0.7 nm×0.7 nm)[2～4]和Ti-MCM-41(2～50 nm)[5]等大孔径含钛分子筛.这些类型的含钛分子筛在催化选择氧化某些有机大分子的反应中表现出TS-1所无法比拟的催化活性.气固相取代法是制备含钛沸石的一种新颖的方法,由于其工艺简单、操作方便而受到人们的重视[6～9].本文以经过盐酸脱铝的β沸石为母体,在一定的气固相反应温度下和TiCl4蒸气接触制备Ti-β沸石,重点考察了母体的脱铝处理条件对钛进入沸石骨架的影响.     

SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF FeZSM 48 IN A NON AQUEOUS SYSTEM

FeZSM-48 molecular sieve has been synthesized for the first time in a non aqueous system of Na 2O-SiO2-Al2O3-Fe2O3-H2N(CH2)6NH2-(C2H5)3N. Its X ray diffraction pattern and scanning electron micrograph show that it has ZSM-48 topological structure. Framework IR spectra and TG/DTA analysis provide evidences for the incorporation of Fe(III) ions into the skeleton. The signal g =4.3 in ESR spectra indicates that tetrahedral coordination of Fe(III) presents in the framework.     

甲胺与MFI、FAU 及FER型高硅沸石的相互作用

The adsorption of methylamine on highly siliceous MFI, FAU and FER-type zeolites was investigated withXRD, FT-IR, Raman, ^13C and ^29Si MAS NMR, and compared with the adsorption of methanol. As the adsorption of the amine, the relative intensity of XRD peaks of the zeolites has been changed significantly, the high-resolution ^29Si MAS NMR peaks have been broadened and shifted to low field, and the resonance of Si-OH groups has appeared. The vibration of N-H has been shifted to low frequency and C-N vibration moved to high frequency in the IR spectra, and the ^13C resonance peak broadened and shifted to high field for the adsorbed amine. The facts reveal an associating interaction between the perfect framework of the zeolites and the adsorbed methylamine with hydrogen bonds, leading to the formation of Si-OH groups and the high desorption temperature of the methylamine from the zeolites.     

Visible-light-responsive photocatalytic reaction on tetrahedrally-coordinated chromium oxide moieties loaded on ZSM-5 zeolites and HMS mesoporous silica: partial oxidation of propane

Chromium oxide (Cr-oxide) moieties loaded on ZSM-5 zeolites and HMS mesoporous silica molecular sieves were prepared by an impregnation method and characterized by various spectroscopic methods (XRD, XAFS, UV-Vis, photoluminescence) and their photocatalytic reactivities for partial oxidation of propane under visible light irradiation were investigated. The local structure of Cr-oxide species depended to a large extent on the zeolite types and Si/A1 ratios of zeolites. Tetrahedrally-coordinated isolated Cr-oxide moieties can be loaded on HMS and ZSM-5 having the higher Si/A1 ratios. On these catalysts, in the presence of propane and O₂, a partial oxidation proceeded under visible light irradiation to produce acetone with high selectivity. The charge-transfer excited state of the tetrahedral Cr-oxide moieties plays a significant role in the selective photocatalytic reactions under visible light irradiation.     

高硅沸石合成中四氢呋喃模板作用的初步研究

在四氢呋喃(THF)-Na~2O-SiO~2-Al~2O~3-H~2O体系中,水热条件下合成出的沸石相,随配料硅铝比提高,依次为MOR(丝光沸石),ZSM-35,ZSM-5和ZSM-39,1^3^CCP/MASNMR谱,TG/DTG/DTA和EDX成分分析方法对沸石中的THF进行表征,1^3^C谱化学位移的显著变化,以及THF高的脱除温度,证明作为模板剂的THF分子进入所合成的沸石结构,并与骨架发生强的相互作用。     

Synthesis of single crystal-like hierarchically mesoporous titanosilicate Ti-SBA-1

Hierarchically mesoporous titanosilicate Ti-SBA-1 was synthesized with organic mesomorphous complexes of polyelectrolyte(poly(acrylic acid)(PAA)) and cationic surfactant(hexadecyl pyridinium chloride(CPC)) as template, tetraethylsiloxane as silica source and titanium ethoxide as titanium source.By adjusting the amount of titanium ethoxide in the synthesis, a series of Ti-SBA-1 particles with different Si/Ti ratio(79–180) were prepared. After incorporation of Ti into the silica framework the wellordered cubic Pm3n mesostructure remained, as well as the morphology, particle size. UV–vis DR spectra of the Ti-SBA-1 materials indicated that incorporated titanium species existed in a highly dispersed state and exhibited tetrahedral and octahedral coordination in the silica framework.