晶化时间及硅源对SAPO-5分子筛的结构及模板剂状态的影响

通过改变硅源和晶化时间的方法,采用水热法合成了系列SAPO-5分子筛材料,用X光衍射(XRD)和²⁷Al MAS NMR对产物的晶相结构进行表征,用¹³C CP MAS NMR研究了不同阶段的产物中模板剂的存在状态。结果可见:以SiO₂凝胶为硅源时;薄水铝石反应物有较高的活性,在48h的晶化时间内,延长晶化时间有助于SAPO-5分子筛的完整结晶,当晶化时间超过48h时,其中已形成的SAPO-5的结构部分被破坏,并转化为SAPO-34.且SAPO-34的量随晶化时间的延长而增多。当以Si(OEt)₄为硅源时,铝反应物的反应活性较低,在72h的晶化时间范围内,延长晶化时间有助于SAPO-5产物的形成,使其结构愈加完整,在SAPO-5分子筛的形成过程中,模板剂的状态随分子筛结构的变化而变化,由于三乙胺(Et₃N)模板剂中的甲基和亚甲基所处位置不同,其弛豫时间受分子筛结构的影响较大,可用其中甲基的¹³C MAS NMR诺线的强度及化学位移来表示分子筛结构的完整性。     

MASNMR研究钯添加剂对SAPO-5分子筛的影响

通过在SAPO-5分子筛的前身体中加入不同含量不同形式的钯盐方式,直接合成出了分子筛上担载贵金属的双功能催化剂,X光衍射(XRD)结果表明把的加入并不影响SAPO-5分子筛的生成,但降低了分子筛结晶度。当把以碱性介质加入反应物时,使产物中有少量SAPO-34伴生,由MASNMR实验结果可见,反应物中把的加入抑制了硅进入分子筛骨架,使骨架铝配位环境更加对称,并使三乙胺模板分解,改变了其在分子筛中的存在状态。从而导致分子筛结晶度的降低.     

咪唑离子液体中离子热合成磷铝分子筛及其表征

用一系列咪唑类离子液体做溶剂和结构导向剂,通过离子热方法,合成了磷铝分子筛及过渡金属(Co,Fe)掺杂的磷铝分子筛.XRD和FT-IR表明所有产物均为方钠石(SOD)结构.元素分析表明Co和Fe进入了分子筛骨架中.系统考察了磷铝比、晶化温度和离子液体种类对产物性能的影响.结果表明较低的磷酸浓度和较高的反应温度(170-190℃)有利于分子筛的晶化过程.     

紫外可见漫反射吸收光谱研究铁硅分子筛的晶化过程

本文通过紫外可见漫反射吸收光谱法研究了铁硅分子筛的晶化过程。通过对比不同晶化时间的铁硅分子筛的紫外可见吸收谱图,我们认为在未完全晶化的无定型物质中存在一种四配位的铁-硅氧结构的铁物种。这种铁物种的结构和完全晶化后分子筛中的骨架铁物种结构类似。进一步的研究发现,随着晶化的完全,这种铁-硅氧结构中铁-氧配键键长在慢慢变短。     

NMR研究超稳Y分子筛水热老化过程中结构与酸性的变化

利用固体核磁共振（NMR）结合探针分子技术,探讨了超稳Y分子筛在水热老化过程中酸中心结构和酸性的变化规律.结果表明,水热老化初期,大量的骨架铝脱出最终形成了非骨架五配位铝,使得丙酮探测到的Brønsted酸（B酸）酸量随着老化时间的增加而减少.而非骨架五配位铝会向表面迁移并形成多聚铝,使得分子筛中Lewis酸（L酸）酸量也随老化时间的增加而减少.在老化过程的前3 h内,酸量的变化幅度较大.整体硅/铝原子比相等的分子筛,其B酸酸量的变化幅度与新鲜剂的晶胞大小呈正比;随着老化时间的继续增加,不同配位的铝物种的含量趋于稳定,B酸和L酸的酸量变化幅度很小.在整个水热老化过程中,超稳Y分子筛中B酸和L酸的协同效应一直存在,由协同效应产生的一种酸性增强的B酸位的稳定性最好.     

700℃退火下铝调制镍硅锗薄膜的外延生长机理

文章研究了在700℃退火下,铝插入层调制镍和硅锗合金反应形成单相镍硅锗化物的生长机理.透射电镜测试结果表明,镍硅锗薄膜和硅锗衬底基本达到赝晶生长;二次质谱仪和卢瑟福沟道背散射测试结果表明,在镍硅锗薄膜形成的过程中,铝原子大部分移动到镍硅锗薄膜的表面.研究结果表明,铝原子的存在延迟了镍和硅锗合金的反应,镍硅锗薄膜的热稳定性和均匀性都得到了提高.最后,基于上述实验结果给出了铝原子调制形成外延镍硅锗薄膜的生长机理.     

不同模板剂合成SAPO-34分子筛的表征与热分解过程研究

采用XRD、SEM、FT IR、TG DTA等表征手段 ,对分别以正磷酸、拟薄水铝石和硅溶胶为磷源、铝源和硅源 ,用五种模板剂合成的SAPO 34分子筛进行了表征 .不同模板剂合成的SAPO 34分子筛在晶粒粒度分布上有相当大的差异 .通过TEAOH Et3 N或者TEAOH Morpholine复合模板剂法可以有效地调节晶粒粒度 .不同模板剂合成的SAPO 34分子筛的红外骨架振动相似 ;而模板剂分子与分子筛骨架的作用方式有区别 .模板剂种类对SAPO 34分子筛骨架热稳定性没有影响 ,但对其热分解的行为有影响     

XRD法测定沸石分子筛中硅铝比

用X射线衍射外推函数法测定NaY超稳分子筛的晶胞参数，用^29Si、^27Al固体NMR方法测定分子筛骨架中的硅铝比，提出了NaY超稳分子筛硅铝比与晶胞参数关联的经验公式。通过测定分子筛的晶胞参数即可得到NaY超稳分子筛的硅铝比。该方法测得的NaY超稳分子筛硅铝比，比通常采用的化学分析方法省时、简便、重复性好。     

溶液法铝诱导晶化制备多晶硅薄膜

采用铝（Al）盐溶液作为诱导源进行了非晶硅晶化成多晶硅的研究.光学显微镜观测与Raman光谱分析表明,合适配比的铝盐溶液能够将非晶硅予以诱导晶化.采用剥层XPS测试分析,探究了Al盐溶液与硅表面可能的化学反应以及随之发生的硅-铝层交换的过程.最后对溶液法诱导晶化的机理进行了讨论. 关键词： 铝诱导晶化 多晶硅薄膜 溶液法     

固体酸催化剂及分子筛晶化过程的核磁共振研究

介绍了一些常规固体核磁共振的技术的发展状况, 并综述了固体核磁共振在多孔材料中的应用情况, 其中包括沸石分子筛酸性和结构表征以及目前在分子筛合成机理研究中的应用进展. 本文的主要内容是利用固体核磁共振结合其它表征技术研究了一类介孔固体酸催化材料的酸性以及两种微孔磷铝分子筛的合成晶化过程.  利用有机聚合物为模板剂合成出两种介孔复合氧化物MoO_x/ZrO₂与WOx/ZrO₂固体酸材料. 并对其进行了物理化学性质的表征. 研究发现它们在较高的焙烧温度下仍保持有较高的比表面积及规整的孔径. 利用固体核磁共振技术及DFT计算的方法发现在介孔WO_x/ZrO₂及MoO_x/ZrO₂表面存在两种类型的Br[AKo¨D]nsted酸位, 其酸强度强于传统的HZSM-5分子筛, 与典型的固体强酸硫酸锆相当, 但弱于100％的硫酸. 借助于理论计算清楚地揭示了酸性位的具体结构和酸强度信息, 且计算结果与实验结果符合得非常好. 除了弱酸性的Zr-OH基团外, 在介孔氧化锆表面存在大量的Lewis酸位（配位不饱和的Zr⁴⁺）. 在引入Mo或W物种后, Mo-OH或W-OH与不饱和的Zr⁴⁺配位产生作为Br[AKo¨D]nsted酸位的桥式Mo-OH-Zr(或W-OH-Zr)羟基, 并且导致氧化锆表面Lewis酸位的大量减少. 利用理论计算证实了单聚或多聚体形式的桥式Mo-OH-Zr(或W-OH-Zr)羟基是强Br[AKo¨D]nsted酸性位产生的根源, 同时提出了酸性位形成的机理. 利用水热晶化法合成了AlPO₄-5和MgAPO-36两种具有重要工业潜在应用价值的分子筛材料并用固体核磁共振技术结合X射线衍射、傅里叶红外、高分辨电子显微镜等技术研究了它们的详细晶化过程. 研究发现在HF存在条件下加热120 min后具有AFI类型的骨架晶化开始. 此时³¹P NMR谱中在δ -22与 δ -29处出现两个来源于骨架P-O-Al单元的信号, ¹⁹F NMR谱中在 δ -120处出现来源于骨架F-Al_pen-O-P单元的信号, 证实了晶体骨架开始形成. 另外, 凝胶中五配位Al（F-Al_pen-O-P）的出现是分子筛晶化开始的另一个标志. 利用²⁷Al→³¹P HETCOR、 ³¹P{²⁷Al} TRAPDOR及¹H→³¹P CP/MAS等双共振实验详细研究了初始凝胶相及晶化开始时凝胶相的结构, 在120 min加热凝胶中区分出具有不同化学环境的配位P原子, 提出了详细的晶化过程机理.  对于另一种具有高活性的镁取代的MgAPO-36分子筛催化材料, XRD发现在第二阶段423 K时, 加热1.5 h后骨架晶化开始. ³¹P NMR证实此时凝胶相中形成了P-O-Al及Mg-O-P骨架单元, 此后（2 h）凝胶相中出现半晶相的棒状颗粒. 并最终晶化为不规则球状的MgAPO 36晶体（18 h后）. 利用²⁷Al→³¹P HETCOR及¹H→³¹P CP/MAS分析了中间凝胶相的微观结构并利用³¹P{²⁷Al} TRAPDOR NMR技术研究骨架晶化开始时凝胶相中P(nAl) (n=1~4)的配位结构, 得出了5种具有不同配位状态的微观化学环境, 提出了详细的晶化过程机理.     

NASICON型化合物结构的NMR研究

在水热晶化合成一系列NASICON型化合物的基础上,应用固体高分辨³¹P和²⁹Si MAS NMR,研究了几种NASICON化合物的结构,观察其骨架原子P和Si在结构中的状态及分布,并解释了由于在结构中发生取代作用而引起,Si或P的化学位移的变化.     

Double rotation27Al NMR in molecular sieves

Although high-resolution NMR spectra can be obtained in solids, the use of²⁷Al NMR to investigate the structure of aluminosilicate and aluminophosphate molecular sieves has been severely limited because anisotropic second-order quadrupolar interactions, responsible for spectral broadening, cannot be eliminated by conventional magic angle spinning (MAS) or multiple pulse techniques. Here we give the principles of the double rotation (DOR) NMR technique which can remove not only the first-order broadenings but also the second-order broadenings in the NMR spectra of quadrupolar nuclei in solids. High-resolution²⁷Al NMR using DOR is capable of resolving discrete framework aluminum sites in aluminophosphate molecular sieves, permitting quantitative investigation of site-specific adsorbate-host interactions, and of discriminating different aluminum species in zeolites.     

Microwave synthesis and textural property of europium substituted mesoporous molecular sieves

Using cetyltrimethyl ammonium bromide (CTAB) as the template and sodium silicate as the silicon source, the MCM-41 mesoporous molecular sieves with Eu incorporated in the framework were synthesized under microwave irradiation condition and the influence of the Si/Eu molar ratio on the crystalline structure, textural properties and the long-range ordering of the resulting sample was investigated by various physicochemical techniques such as X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscope (TEM), diffuse reflectance ultraviolet-visible spectroscopy (UV-vis), thermal gravimetric-differential scanning calorimeter (TG-DSC) and N₂ physical adsorption. The results of N₂ adsorption and XRD reveal that the synthesized sample has the ordered hexagonal mesoporous structure. UV-vis spectra provide the strong evidences that most of europium ions were incorporated into the framework of the MCM-41 sample. The crystalline structure, textural properties and mesoporous ordering of the resultant mesoporous materials are related to the amount of europium incorporation. Small amount europium incorporated into the silica-based MCM-41 does not strongly modify the structure of mesoporous molecular sieve. An increase of the Eu content in sample led to reduction of the specific surface area and the deterioration of the long-range ordering.     

丝光沸石催化剂的固体高分辨核磁共振研究

利用²⁹Si MAS NMR及²⁷Al MAS NMR技术研究了丝光沸石催化剂制备过程中的结构变化,并利用Al的四极作用大小来区分重叠在一起的不同的Al物种.     

胶磷矿中杂质赋存形式及酸解过程变化

我国中低品位胶磷矿量大、分布广,磷矿中杂质种类及含量对于磷石膏结晶及磷酸品质均有较大影响。以湖北某地区的典型低品位胶磷矿为原料,采用X射线光电子能谱仪、扫描电镜、能谱等方法,分析了磷矿及反应后磷石膏中的主要杂质种类及含量变化,并以此推测湿法磷酸过程中杂质的主要变化。结果表明磷矿中的主要成分是氟磷灰石和石英,杂质组分占比最高的分别是硅、铝、氟、镁,其中硅主要以石英和硅酸钙存在,氟主要存在于氟磷酸钙中,铝是以不同形式的铝硅酸盐存在的,而镁则是以MgF₂和部分硅酸盐存在。通过酸解反应,钙与硫酸根生成磷石膏,硅元素主要存在于固相石膏中,而铝、氟、镁则大部分进入到液相磷酸中,其中存在于固相中的硅则基本以石英形式存在,硅酸钙溶解于酸液中,铝主要以铝硅磷的化合物存在,氟则以氟硅化物形式存在,大部分的MgF₂溶解进入液相,磷石膏中镁主要以镁硅酸盐形式存在。通过磷矿中杂质存在形式及反应过程的变化研究,可以更好的明晰酸解过程中的体系变化,从而为磷石膏结晶过程的考察和控制提供理论基础。     

Probing location of cations responsible for adsorption behavior of zeolite molecular sieve-A using electron spectroscopy

X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) has been used to probe surface cations of A-type molecular sieves. Surface compositional data and binding energies of external framework atoms helped in identifying location of cations (site II) responsible for adsorption behavior of molecular sieves. A correlation of carbon dioxide and water adsorption behavior with concentration of probed cations has been made for Na-A and cesium-exchanged A-type molecular sieves.     

Synthesis,characterization and catalytic performance of Al-MCM-41 mesoporous materials

A series of MCM-41 molecular sieves has been synthesized by using different Si/Al molar ratios and appropriate conditions for the synthesis. Silica fumed and sodium aluminate, both of inorganic origin, have been used in the synthesis, avoiding the use of organic sources. Isomorphous substitution of silicon in tetrahedral framework positions of structure by Al in the Al-MCM-41 material was observed by ²⁷Al NMR and ²⁹Si NMR spectra. The nitrogen adsorption isotherms of the samples showed higher specific surface area and more mesopore volume when there was an increase in the aluminium content. Simultaneously, a smaller thickness of the wall and diameter pore by XRD was observed. At higher degrees of incorporation of aluminium, the acidity of the samples increased, as is clearly shown by the results of temperature-programmed desorption of ammonia and pyridine adsorption by IR. As more aluminium was incorporated into the samples, the higher were the catalytic performances. The increase of the conversion, in hydroisomerization of n-heptane, shows that these materials acted as acid catalysts. This increase in the total conversion is related to the higher number of acid sites in the samples.     

An investigation of the crystallization kinetics of zeotype SAPO-34 crystals synthesized by hydrothermal and sonochemical methods

The kinetics study of SAPO-34 crystallization from a gel containing morpholine as a structure directing agent (SDA) was investigated by means of X-ray diffraction (XRD) patterns in order to determine the kinetics parameters, i.e. induction times, rate constants, frequency factors, and activation energies for the induction and growth stages. The kinetics data of growth period were determined by using the Avrami–Erofeev nucleation growth model. SAPO-34 molecular sieves were synthesized by using both sonochemical-assisted hydrothermal and conventional hydrothermal heating at temperatures of 180, 200, and 220 °C to elucidate the influence of crystallization method on the crystallization kinetics of SAPO-34. The activation energy values indicated that the crystal growth mechanism was enhanced for samples synthesized sonochemically, whereas the induction energy was not greatly affected by using sonication process. Also, the kinetic compensation effect (KCE) was considered in order to obtain the isokinetic temperature.