原位法合成有取向无过渡区域的MFI分子筛膜

采用原位法在多孔α-Al₂O₃载体表面合成出连续覆盖且b轴取向的MFI分子筛晶种层，进一步在较温和的条件下进行二次生长，获得了b、a-轴取向的膜层，厚度约为3 μm。通过控制合成液的n_H2O/ n_Si比值，可以调节凝胶粒径大小，使其无法渗透到载体孔内，可以避免膜层与载体之间过渡区域的形成。与国内外现有合成方法比较，采用原位水热法合成晶种层并进一步进行二次生长得到分子筛膜的合成路线简单、易行，同样可以达到控制分子筛膜层晶体取向和微观结构的目的。     

高性能AlPO4-14分子筛膜的制备及气体分离性能

制备了高性能的AlPO₄-14分子筛膜. 首先通过控制反应溶胶中水和模板剂的含量制备了形貌均一的AlPO₄-14分子筛, 分子筛的尺寸为15~18 mm; 然后采用晶种法即在反应凝胶中加入分子筛作为晶种进一步调控分子筛的大小, 使得AlPO₄-14分子筛的尺寸从15~18 mm减小到2~3 mm, 得到形貌均一的纯相片状晶体, 同时有效缩短了制备时间; 最后以多孔管状莫来石为支撑体, 采用二次生长法制备AlPO₄-14分子筛膜. 考察了2种不同大小的晶种对膜形貌和性能的影响, 发现以大尺寸的分子筛(15~18 mm)作为晶种制备的分子筛膜的分离层存在较多缺陷, 而采用小尺寸的晶种(2~3 mm)制备的膜层较均一致密. AlPO₄-14分子筛膜经高温脱除模板剂后仍然保持着纯相的AlPO₄-14晶型, 表明二次生长法促进了AlPO₄-14晶体在膜层中的生长且使其具有更高的结晶度和热稳定性. 在25 ℃, 100 kPa下, AlPO₄-14分子筛膜对H₂/CH₄, CO₂/CH₄和H₂/CF₄的理想分离因子分别为28, 40和1047, 且H₂和CO₂的渗透速率分别为6.3×10 ^-7和9×10 ^-7 mol·(m ²·s·Pa) ^-1; 对等摩尔CO₂/CH₄混合气体的分离因子为81.5, 且CO₂的渗透速率为8.8×10 ^-7 mol·(m ²·s·Pa) ^-1.     

一种简单组装纳米沸石粒子层的方法及其二次法成膜研究

使用一种简单、新颖的纳米沸石晶体自组装方法, 以γ-氨丙基三甲氧基硅烷(AP-TMS)为偶联剂, 成功地实现了纳米A型沸石粒子在多孔不锈钢、陶瓷以及单晶硅表面的沉积组装, 获得了覆盖度高的续、均匀的沸石粒子层. 组装过程在合成釜内分为载体功能化和晶种化两步. 以该沸石粒子层为晶种二次法成膜, 形成了交织生长的连续、均匀的沸石膜, 并用含少量水的苯甲醛混合液评价了微型膜的渗透蒸发性能, 水-苯甲醛分离系数超过10 000以上. 考察了使用γ-氨丙基三甲氧基硅烷(AP-TMS)、γ-氯丙基三甲氧基硅烷(CP-TMS)和γ-巯丙基三甲氧基硅烷(SP-TMS)三种不同偶联剂时, 纳米A型沸石晶体在多孔不锈钢、陶瓷以及单晶硅表面的自组装效果. 研究发现, 使用CP-TMS作为偶联剂时, 只在不锈钢载体上形成较为连续的粒子层, 而使用SP-TMS作为偶联剂时, 在三种载体上纳米A型沸石粒子均不能沉积形成粒子层. 对偶联剂的作用和粒子组装机制进行了讨论和预测.     

预涂布晶种法合成无缺陷A型分子筛膜的研究

采用一种颗粒度约为200nm的胶态A型分子筛为晶种源,对晶种层进行特殊的蒸气处理后,进一步采取原位水热晶化法,在多孔氧化铝载体表面制备出A型分子筛膜。膜分子筛以特殊的孪生聚晶形式生长在一起,可有效地消除晶粒间隙,形成致密的分子筛膜层。晶化反应液的碱度对A型分子筛膜的质量影响很大,低碱度更有利于A型分子筛膜的生长。在对分子筛膜进行高温活化处理过程中产生一些缺陷孔,降低了膜气体分离性能。     

高性能Silicalite-1分子筛膜的合成

 本文首次利用自制的多孔二氧化硅载体, 通过二次原位水热合成出具有较高分离性能的Silicalite-1分子筛膜, 对其进行了SEM表征, 并利用渗透气化装置对乙醇-水的分离能力进行了评价, 同时还研究了乙醇-水原料液温度对Silicalite-1分子筛膜分离性能的影响.     

堇青石蜂窝陶瓷载体上SAPO-34分子筛的原位合成

运用水热合成技术在孔密度为62cells/cm²的堇青石蜂窝陶瓷载体上原位合成了SAPO-34分子筛,并用XRD和SEM等技术对其进行了表征.结果表明,经过一次水热合成,堇青石蜂窝陶瓷载体的表面上可牢固均匀地生长一层厚度约为30μm的SAPO-34分子筛,而相应的载体增重约为15%～25%.改变合成条件还可使堇青石载体上同时生长SAPO-34和SAPO-5分子筛.此外,对SAPO-34分子筛在堇青石载体上的生长机理也作了初步探讨.     

NaA型分子筛膜的合成及分离性能的研究

在自制的片状多孔陶瓷载体上,通过多次原位水热晶化合成出ＮａＡ型分子筛膜,通过扫描电子显微镜观测,发现在某些区域,小颗粒的ＮａＡ型分子筛以非常紧密的形式畸晶孪生在一起,其致密度远好于由分子筛晶粒松散无规律堆积而形成的膜排列经类膜生长形式可能是获得取致密无缺陷型分子筛膜的一种途径,单组分及双组分气体渗透测试结果表明,在所合成的分子筛膜上,晶粒间隙孔可能是主要的膜扩散通道,可凝聚气体异丁烷因发生毛细管凝     

三维有序SiC空心球的制备及表征

以三维有序多孔碳为模板, 以聚甲基硅烷(PMS)为前驱体, 经过前驱体的渗入、交联和陶瓷转化以及多孔碳模板的烧除, 制备了长程三维有序SiC空心球. 所制备的SiC空心球的外径(135-896 nm)、 球壳厚度(14-79 nm)、 BET比表面积(50.8～5.0 m2/g)及微孔体积(0.265～0.038 cm3/g)受不同孔径的多孔碳模板(150-1 000 nm)或不同前驱体浓度的控制. 所制备的SiC空心球以hcp结构排列成长程三维有序的序列.     

用亚微米级晶种涂层法合成NaA沸石膜及其结构表征

 在大孔α-Al2O3陶瓷管载体上,采用亚微米级晶种涂层法在澄清溶液体系中二次生长成膜,制备了NaA沸石膜. 采用TEM,SEM和XRD等手段对晶种、陶瓷载体及沸石膜的结构、晶体形貌和成膜情况进行了表征. 结果表明,合成晶种的晶粒呈立方体,颗粒小(约150 nm)而均匀,无杂晶,可作为晶种在载体上进行预涂. 载体的孔径大而不均匀,表面粗糙不平整,直接成膜则表面仅有较少的沸石晶粒沉积,不能连续成膜. 经亚微米级晶种涂层后,载体表面形成了一层均匀、光滑的晶种层(厚度为2～3 μm); 水热晶化成膜后,膜表面晶粒相互交织生长完好,无晶间隙,所得膜致密,连续,规整,清晰,无裂缺. 该法是一种制备沸石膜的好方法.     

高岭土微球上无胺法ZSM-5的原位合成

无胺体系中,采用水热法在焙烧高岭土微球上原位晶化合成了ZSM-5分子筛。考察了晶化温度、晶化时间、晶种加入量以及合成体系硅铝比等主要因素对分子筛合成的影响,得出了较佳的原位晶化合成条件。采用XRD、SEM、N₂吸附脱附等手段对合成样品进行了表征。结果表明：在高岭土微球上合成出了颗粒尺寸小于1 μm的小晶粒原位ZSM-5分子筛;晶化产物的比表面积、总孔容、微孔表面积和微孔孔容均明显增大,微孔分布集中于0.54 nm。     

无溶剂法合成ZSM-5/SiC整体式催化剂制备生物燃料

传统合成整块载体负载分子筛催化剂的方法是水热法,这样往往伴随水资源浪费和釜内空间利用率低的问题.本文报道了应用无溶剂法在蜂窝结构的碳化硅(SiC)表面原位生长ZSM-5分子筛.进一步采用该法将Pd纳米粒子限域在ZSM-5分子筛内,合成Pd@ZSM-5/SiC双功能催化剂,并在油酸甲酯加氢反应中表现出较高的活性和高碳烷烃选择性.结果发现,Pd@ZSM-5/SiC表现出高选择性和耐久性,这归因于SiC优异的传质和导热特性.X射线衍射、扫描电子显微镜和氮气吸附等结果表明,通过无溶剂法合成的分子筛具有很高的结晶度和纯度;高分辨透射电镜结果表明,在Pd@ZSM-5和Pd@ZSM-5/SiC催化剂中,Pd纳米粒子均被良好封装,并且粒径无明显差别,因此排除金属活性中心粒径的干扰.油酸甲酯的直接加氢脱氧/脱羧可以制备具有高附加值的长链碳氢化合物,而碳氢化合物的裂解通常会伴随着低碳化合物等副产物的生成.我们比较了两种催化剂在350-500℃的转化率和高碳烷烃的选择性差异.在相同反应条件下,Pd@ZSM-5/SiC催化剂上油酸甲酯转化率始终高于Pd@ZSM-5.例如在450℃,Pd@ZSM-5和Pd@ZSM-5/SiC的转化率分别为97.6%和78.2%,当温度提升至500℃,Pd@ZSM-5/SiC将油酸甲酯完全转化,而Pd@ZSM-5的转化率仅为88%.在350℃时,Pd@ZSM-5/SiC以脱羧反应为主,其中C17和C18的选择性分别为67.3%和20.1%,C6-12和C13-16选择性分别为2.4%和5.0%.相比之下,Pd@ZSM-5催化剂C17的选择性为39.4%,C18的选择性为13.2%,C6-12和C13-16选择性分别为20.2%和20.6%.由此可见,Pd@ZSM-5对于高附加值的长链碳氢化合物的选择性远低于Pd@ZSM-5/SiC;这可能与在Pd@ZSM-5催化剂上更容易发生烷烃裂解副反应有关.值得注意的是,虽然升高温度会促进碳氢化合物的裂解,但是在Pd@ZSM-5/SiC催化剂上高碳化合物依然较多.例如,在500℃时,裂解是Pd@ZSM-5催化剂上的主要反应,C1-5的选择性高达50.1%,C6-12的选择性高达37.0%;而在Pd@ZSM-5/SiC的产物中,C13-16的选择性为40.0%,C17-18的选择性更是高达16.7%.此外,在450℃的油酸甲酯加氢连续实验中,Pd@ZSM-5/SiC比Pd@ZSM-5表现出更好的耐久性,且催化剂失活后可以通过焙烧手段再生.上述结果表明,Pd@ZSM-5/SiC催化剂有利于加氢脱氧/脱羧反应制备有价值的高碳烃产品,更能抑制裂解副反应的进行.相比之下,传统的粉末催化剂对裂解产物仍具有较高的选择性,尤其是在较高的反应温度下.SiC载体的引入有利于高碳产物的传质,从而抑制了裂解反应.此外,碳化硅良好的导热性可以有效地防止催化剂在反应中的过热,同样有利于抑制碳氢化合物的裂解.     

低温加氢裂解脱除高硅ZSM-5分子筛内TPAOH模板剂

分子筛膜的合成和应用是近年来的研究热点, 特别是具有独特孔道结构的MFI 型分子筛膜. 但由于膜内有机模板剂在高温脱除时会导致膜产生缺陷, 进而影响分子筛膜的应用. 所以分子筛膜及分子筛晶体中有机模板剂的低温脱除工艺一直是研究者们致力解决的问题之一. 本文系统考察了高硅ZSM-5分子筛晶体内有机模板剂(四丙基氢氧化铵, TPAOH)在H₂/N₂气氛下的低温裂解脱除规律, 采用低温加氢裂解工艺, 在350 ℃以下可有效脱除分子筛晶体孔道内的有机模板剂. 通过对裂解后分子筛晶体的比表面积(BET)、热失重(TG)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱和拉曼光谱表征证实, 相比于空气和氮气气氛, 含氢还原性气氛更有利于模板剂的低温脱除, 脱除率随温度的升高而增加; 280 ℃时, 加氢裂解后晶体的BET比表面积已达到252 m²·g^-1, 仍有少量有机残余物; 350 ℃时, 加氢裂解后晶体的BET比表面积可达到399 m²·g^-1, 仅有微量无机碳残余物. 此外, 低温加氢裂解后的分子筛表面相对洁净, 且氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)结果表明低温加氢裂解后的ZSM-5 分子筛晶体具有相对较多的酸性位.     

以MCM-22为原料合成高水热稳定性的介孔材料

以合成的微孔分子筛MCM-22为原料,将其与表面活性剂及氢氧化钠一起回流溶解,再调节溶液的pH值至7～9, 使MCM-22转化为高水热稳定性的介孔材料. 所得介孔材料具有蠕虫状的均匀孔道,骨架中不含有MCM-22的微观结构单元. 该介孔材料至少含有18%的表面活性剂,经823 K焙烧脱除表面活性剂后,其孔径为2 2 nm, 比表面积为 1 038 m2/g, 孔容为0 97 cm3/g. 焙烧后的介孔材料具有非常高的水热稳定性,经沸水回流100 h后其比表面积为896 m2/g, 孔容为0 90 cm3/g, 孔径为2 1 nm, 即使经过300 h的回流,该材料仍能保持698 m2/g的比表面积和0 90 cm3/g的孔容. 固体 29Si MAS NMR结果表明,该介孔材料的高水热稳定性与其高表面缩合度有关.     

纳米NaY分子筛的合成及其催化柴油加氢改质性能

在系统考察添加阳离子表面活性剂、凝胶陈化以及晶化温度和晶化时间等因素对NaY分子筛细化影响的基础上,对纳米NaY分子筛的合成规律进行了研究;合成出了n(SiO2)/n(Al2O3)=4.5,BET比表面积为620m2/g,孔容为0.34 cm3/g,微孔集中分布在0.55 nm附近,粒度分布范围在100 nm以内的纳米NaY分子筛.并采用XRD、BET、IR、TTEM和NH3-TPD等手段系统表征了纳米NaY分子筛的微观结构.分别采用合成的纳米NaY分子筛和微米NaY分子筛为原料制备负载型Ni-Mo-P催化剂,并以FCC柴油为原料,考察了催化剂的加氢改质性能,结果表明,与微米NaY分子筛基负载型Ni-Mo-P催化剂相比,纳米NaY分子筛基负载型Ni-Mo-P催化剂,在加氢脱氮率、密度和十六烷值相当的情况下,其加氢脱硫率较高,柴油收率较高.     

堇青石栽体表面ilicalite-1沸石膜的合成与表征

本文首次采用堇青石为载体,用水热合成方法,制备了致密的高硅MFI沸石膜,并对其结构、成分以及气体渗透性质进行表征。     

碳化钼催化剂加氢脱氮性能研究

MoO3在CH4/H2气氛中程序升温还原碳化反应制备了Mo2C催化剂,用XRD、BET、SEM、XPS进行了表征。以吡啶/环己烷溶液为模型化合物,在高压微反装置上评价了碳化钼催化剂的吡啶加氢脱氮性能。结果表明,MoO3在CH4/H2气氛中程序升温至675℃可制得高纯度的β-Mo2C,SEM表征其形貌为板块状颗粒,平均粒径约3.9μm,比表面积达到了10.7m2/g,高于其前驱体MoO3 的2.7倍。在反应压力3.0MPa,空速为8h－1,H2/原料液体积比为500∶1,体积分数为5%的吡啶/环己烷溶液中,碳化钼催化剂在340℃下的吡啶加氢脱氮转化率达到了86.30%,高于相应MoS2约8%。随还原碳化温度的升高,碳化钼催化剂的比表面积降低,表面积炭增多,导致其吡啶加氢脱氮活性下降。确定的碳化钼催化剂的合成条件以还原碳化温度675℃、还原碳化气体空速1.8×104h－1左右较为适宜。     

Synthesis and characterization of SiC materials with hierarchical porosity obtained by replication techniques

Porous silicon carbide monoliths were obtained using the infiltration of preformed SiO(2) frameworks with appropriate carbon precursors such as mesophase pitch. The initial SiO(2) monoliths possessed a hierarchical pore system, composed of an interpenetrating bicontinuous macropore structure and 13 nm mesopores confined in the macropore walls. After carbonization, further heat treatment at ca. 1,400 degrees C resulted in the formation of a SiC-SiO(2) composite, which was converted into a porous SiC monolith by post-treatment with ammonium fluoride solution. The resulting porous SiC featured high crystallinity, high chemical purity and showed a surface area of 280 m(2) g(-1) and a pore volume of 0.8 ml g(-1).     

Synthesis of a three-dimensional cubic mesoporous silica monolith employing an organic additive through an evaporation-induced self-assembly process

We demonstrate a robust approach to the synthesis of a 3D cubic Im3m mesoporous silica monolith from SiO2/cetyltrimethylammoniumbromide (CTAB)/1,3,5-triisopropylbenzene (TIPB) sols having molar compositions of 1SiO2/0.0017HCl/5.2H2O/10EtOH/0.10CTAB/0.1-0.5TIPB by the evaporation-induced self-assembly (EISA) process. The addition of TIPB is aimed at altering the micelle geometry to spheroid from rodlike in the gel state; the change in micelle geometry leads to the formation of a 3D cage-type cubic mesostructure in the monolith. The synthesized materials exhibit BET surface areas of 800-1000 m(2)/g, a BJH pore diameter of 2.9-4.3 nm, and a pore volume of 0.7-1.0 cm(3)/g, demonstrating ultrahigh porosity of the 3D cubic mesostructure.     

两步法制备具有自愈合能力的纯SiC涂层

为了提高碳/碳(C/C)复合材料的抗氧化性能,通过两步法在基体表面制备了具有自愈合能力的纯SiC涂层.首先,通过高含氢硅油(H-PSO)的高温热解在基体表面引入SiC纳米线,然后通过高温渗Si,在碳材料表面生成厚度约为100-200μm的涂层.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)表征了所制备的涂层形貌及相组成,并对所制备的试样进行了氧化实验.实验结果表明:涂层是由纯SiC构成的,且具有一定的自愈合能力;所制备的试样在1400℃下氧化4h,失重仅为0.71%,抗氧化性能得到提高.     

Preparation and characterization of polystyrene-based monolith with ordered macroporous structure

In this paper,polystyrene-based monoliths with highly ordered macroporous structure were synthesized by using SiO₂ colloidal crystal as template.SEM observation shows that the macropores are highly ordered and are interconnected by small windows.The BET surface area of PS monolith is about 36.17 m²/g.The polymer monoliths can resist 5 MPa pressure,showing high mechanical and compressive strength.