以两种季铵碱为模板剂合成A形体富集Beta沸石及其晶化过程

以三甲基环己基氢氧化铵和二甲基乙基环己基氢氧化铵为模板剂或结构导向剂(SDA), 采用超浓水热方法合成了A形体富集的Beta沸石, 用粉末X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 ²⁹Si固体魔角自旋核磁共振(²⁹Si MAS NMR)以及氮气吸附等表征手段对其进行了详细表征, 探索了最优合成条件, 研究了其晶化过程. 结果表明, 在晶化初期产物中己出现A形体过量特征, 随着晶化的进行, A形体的过量程度无显著变化.     

水热条件下Y型沸石的转晶行为

系统研究了以KOH为结构导向剂,Y型沸石（HY和NaY）在水热条件下转晶为MER型沸石的行为.MER型沸石是硅铝比（Si/Al）在2~3之间且具有四种尺寸8元环孔道（3.1Å×3.5Å,2.7Å×3.6Å,3.4Å×5.1Å,3.3Å×3.3Å）的硅铝沸石分子筛,在小分子催化以及分离方面具有重要的潜在应用.传统水热法合成高结晶度MER型沸石需要7~10 d,将Y型沸石置于KOH的溶液中,经水热处理可在2 d内生成高结晶度的MER型沸石,而水热处理具有等价摩尔组成的无定形硅铝凝胶则得不到高结晶度MER型沸石的纯相.HY沸石可在100和150℃发生转晶,而NaY则只能在150℃发生转晶.KOH/SiO₂比和H₂O/SiO₂比对Y型沸石的转晶行为有重大的影响,只有在最优KOH/SiO₂比和H₂O/SiO₂比条件下才能生成高结晶度的MER型沸石.该转晶合成法显著缩短了MER型沸石的合成周期,对缩短其它有重大工业应用价值的沸石分子筛的合成周期有重要的借鉴意义.     

用计算模拟方法研究Al3P4O3-16计量比的二维层状磷酸铝中的有机胺模板能力

将快速Monte Carlo方法与分子动力学方法相结合, 研究了不同种类有机分子在Al3P4O3-16计量比的二维层状磷酸铝形成中的模板能力. 依据主-客体之间非键相互作用能(包括范德华能、氢键能和库仑能), 可合理地解释已知实验现象, 并能有效地预测出适于形成某一特定无机层结构的有机胺模板剂. 通过选择理论预测的有机胺分子作为模板剂, 成功地合成了二维层状磷酸铝化合物Al3P4O16*1.5H3NC6H10NH3.     

凝聚液态水溶液中的化学反应

液态水是进行化学反应的最重要介质与溶剂之一,也是研究在凝聚(液)态中进行化学反应的主要对象。在不同的外界条件下(特别是极端条件下),液态水的组成、结构与性能会发生很大的变化,促使在其中进行的化学反应呈现不同的特点,因而形成了温和条件下、水热条件下(Hydrothermal condition)与超临界水热条件下(Supercritical water codition)三大类型反应的凝聚态化学。本文立足凝聚态,讨论了在温和(一般)条件下,液态水与水溶液的组成、结构与性能对发生于其中的化学反应(包括溶解与结晶反应、盐类复分解反应、酸碱反应、沉淀反应、成胶与晶化反应、水解反应、氧化-还原反应以及配位化学反应)的影响,包括对反应物存在状态与化学活性,化学反应的过程与机理,反应的中间与最后产物的组成、结构等造成的影响,以及产生的结果与规律等有关的反应化学。通过这些讨论我们提出应从凝聚态的角度看待发生于液态水溶液中的化学反应,并希望这种新视角对研究在其他类型液体(诸如有机溶剂、离子液体、分子熔体等)中进行的化学反应时有所帮助,同时能加强彼此间的交流、讨论与批判,协力为推动以液态为主要研究对象的凝聚态化学的研究与学科建设提供有益的基础。     

新型Mg-Al吸附剂去除压水堆核电厂废水中高浓度硼

通过特定的焙烧过程制备了不含碳酸根的Mg-Al型层状双金属氧化物. 该层状双金属氧化物在废水中可水解为层状双金属氢氧化物, 从而能够通过四级串联吸附处理的方式将模拟核电厂含硼废水中的硼浓度由初始的2000 mg/L显著降低至10 mg/L, 满足内陆拟建核电厂需要将含硼废水硼浓度处理至30 mg/L以下的技术要求. 在pH=10.61, 固液比为1/40 g/mL, 吸附温度为20 ℃条件下, 吸附剂的硼吸附量可高达39.64 mg/g. 此外, 还在分子层次上讨论了中间氧化物的形成机理以及其水解生成层状双金属氢氧化物的机理, 探讨了核电厂高浓度含硼废水的pH值、 初始硼浓度、 吸附剂用量和搅拌时间等条件对吸附剂硼吸附性能的影响.     

羟基自由基在沸石分子筛合成中的作用

沸石分子筛由于具有独特的形选催化作用及可调的酸性, 已成为化学工业中最重要的固体催化材料. 沸石分子筛的合成主要基于碱性条件下的水热晶化, OH^?被认为起到催化硅铝物种的解聚及聚合作用. 近年来, 研究者发现了羟基自由基加速分子筛的水热晶化机制. 通过利用紫外光照射或芬顿反应等物理或化学方法向分子筛合成体系引入羟基自由基, 可以实现沸石分子筛的加速晶化及高硅沸石分子筛的合成. 理论计算结果表明, 羟基自由基可以促进Si—O—Si 键的断裂和重新生成, 从而显著加快分子筛成核并促进硅原子进入骨架. 本综述介绍了羟基自由基在沸石分子筛晶化方面的最新研究进展, 探讨了羟基自由基的主要作用和优势, 并对沸石分子筛合成的羟基自由基路线发展前景进行了展望.     

酸处理对斜发沸石结构影响的研究

采用不同浓度硝酸对斜发沸石（HEU）进行改性处理,结合元素分析（ICP-AES）、N₂物理吸附、X射线粉末衍射（XRD）、魔角旋转固体核磁（MAS NMR）等测试手段及DFT理论计算,研究了酸处理对斜发沸石结构的影响。结果表明,硝酸处理对不同平衡阳离子的HEU（Na-K-HEU、NH₄-HEU、H-HEU）具有不同的脱铝效果。酸处理后Na-K-HEU和NH₄-HEU的硅铝比、比表面积均显著升高。随硝酸浓度增大两个沸石样品的脱铝程度逐渐增加,同时骨架结构也逐渐破坏,硝酸浓度达到4 mol/L时其相对结晶度已低于50%。而H-HEU样品的骨架结构稳定,随硝酸浓度的增大铝含量轻微降低,硝酸浓度达到6 mol/L时相对结晶度仍高达94.8%。阳离子反交换实验结果证明,平衡阳离子的类型不是影响HEU骨架稳定性的主要因素。Na-K-HEU和经硝酸铵交换后的NH₄-HEU中铝都以骨架铝的形式存在,而在后者焙烧成为H-HEU时出现部分非骨架铝,伴随了骨架的稳定化过程。     

高度b取向Silicalite-1分子筛膜的制备

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源, 四丙基氢氧化铵(TPAOH)为模板剂, 通过调变合成silicalite-1分子筛溶胶组成及反应时间等合成参数, 用原位水热晶化法在玻璃基底上制备了表面平整、连续性好且高度b取向的silicalite-1分子筛膜. 研究了溶胶组成及基底表面粗糙度与分子筛膜中晶体取向的关系, 讨论了晶化条件对分子筛膜厚度及膜中微晶尺寸及分布的影响, 实现了silicalite-1 沸石分子筛在基底表面的高度取向生长和膜中晶体大小及膜层微结构的调控. 本文描述的制备方法简单且重复性好. 此外, 还利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等分析方法对样品进行了表征.     

磷酸铝分子筛AlPO_4-5的常压快速合成及晶化过程的原位热重-质谱研究

分别以三乙胺、环己胺和四乙基氢氧化铵为结构导向剂,二缩三乙二醇为溶剂,研究了3种溶剂热合成体系在常压和自生压力条件下的晶化行为.在常压加热条件下,从分别含有三乙胺、环己胺和四乙基氢氧化铵的初始凝胶中快速晶化出了高结晶度的磷酸铝分子筛AlPO_4-5.在自生压力加热条件下,从相同的初始凝胶中分别晶化出了三维开放骨架磷酸铝JDF-20、二维层状磷酸铝UT-5以及含有磷酸铝分子筛AlPO_4-5的混相.含有三乙胺的初始凝胶晶化过程的原位热重-质谱研究表明,常压条件下磷酸铝分子筛AlPO_4-5主要在150~300℃之间生成.实验表明,自生压力会对有机胺(铵)的结构导向效应产生显著影响,这加深了对分子筛以及开放骨架生成过程及机理的认识.